ทำไมแบตเตอรี่รถยนต์ถึงยังหนักอยู่


42

ย้อนกลับไปตอนที่ฉันยังเด็กแบตเตอรี่รถยนต์เคยเป็นก้อนพลาสติกขนาดใหญ่ที่เต็มไปด้วยตะกั่วและกรด พวกเขาเคยชั่งน้ำหนักเกือบเท่าโทรศัพท์มือถือ (พูดเกินจริงเล็กน้อยขอโทษ)

45 ปีต่อมาแบตเตอรี่รถยนต์ยังคงดูเหมือนเดิมและมีน้ำหนักเท่าเดิม

ดังนั้นในยุคปัจจุบันนี้และให้ความสำคัญกับการประหยัดเชื้อเพลิงทำไมแบตเตอรี่ถึงมีน้ำหนัก 40 ปอนด์? เหตุใดความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีจึงไม่สามารถทำให้เบาและมีประสิทธิภาพมากขึ้นได้


11
เทคโนโลยีทั้งหมดจาก 45 ปีที่ผ่านมาไม่ล้าสมัย ณ ขณะนี้
สลัว

47
@dim? 45? มากกว่า 120 ปี ... แต่ใช่แล้ว เรายังคงสร้างสะพานจากเหล็กคอนกรีตของเราดีขึ้น แต่ยังเป็นคอนกรีตเราใช้ Asphalt เป็นถนนทองแดงยังคงเป็นตัวนำที่เราชื่นชอบเทคโนโลยีเครื่องขยายเสียงที่พบมากที่สุดในทุกสิ่งที่ไม่ใช่ความถี่ต่ำโดยทั่วไปคือ แอมป์คลาส A / B แบบไบโพลาร์ - ทรานซิสเตอร์เรายังคงเผาน้ำมันเพื่อให้บ้านของเราอบอุ่นและตู้เย็นของเรายังไม่ได้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ Peltier แต่ในการบีบอัดของเหลวอันตรายมากหรือน้อย
Marcus Müller

26
ลองนึกภาพใครบางคนขับรถเข้าไปในตัวคุณและแตกแบตเตอรี่ตะกั่วกรด คุณได้อะไร คุณได้รับกรดนิดหน่อยที่รั่วลงบนพื้น ทีนี้ลองนึกดูว่าด้วย Li-Ion คุณได้อะไร คุณได้ลูกไฟก้อนโตที่ล้อมรอบตัวคุณและครอบครัวของคุณ คุณจะเลือกแบบไหน ตกลงบางทีอาจจะเป็นการพูดเกินจริง แต่คุณจะได้รับความคิด;)
Majenko

11
เพราะส่วนที่เหลือของรถยังคงเป็นเหล็ก 2,000 ปอนด์ หากเราผลิตกราไฟท์ / เคฟลาร์ / อีพ็อกซี่และไทเทเนียม 200 ปอนด์แล้วแบตเตอรี่ 40 ปอนด์จะมีความสำคัญมากขึ้น
Brian Drummond

19
ดี .... ราคา , โอ้, ราคาและ ... ราคา
เจ ...

คำตอบ:


64

ดังนั้นหลังจากคำตอบสำหรับคำถามที่แท้จริงของคุณกับคำถามจริงของคุณแล้วคุณไม่ได้ถามเรื่องเศร้า

เทคโนโลยีแบตเตอรี่ได้เปลี่ยนไปมากในรอบ 100 ปีที่ผ่านมา แบตเตอรี่สตาร์ทเตอร์เริ่มกลายเป็นเรื่องธรรมดาในรถยนต์ในปี 2463 ตะกั่วเป็นพิษและกรดซัลฟูริก / ตะกั่วไม่เป็นอันตรายน้อยกว่า พวกเขามักจะล้มเหลวในอุณหภูมิที่เย็นจัดโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากไม่ได้รับการดูแลเป็นประจำและถึงแม้ว่าพวกเขาจะราคาถูกที่สุดเท่าที่นรกจะผลิตการจัดการทั้งหมดของพวกเขารวมถึงข้อกำหนดทางกฎหมายในการนำแบตเตอรี่เก่ากลับมา

ทำไมอุตสาหกรรมถึงไม่วาดเส้นและเปลี่ยนไปใช้สิ่งต่าง ๆ เช่นแบตเตอรี่ LiIon หรือแบตเตอรี่ ol 'NiCd หรือ NiMH ที่ดีตอนนี้รถยนต์ไฟฟ้าได้แสดงให้คุณเห็นแล้วว่าคุณสามารถขับรถปีต่อ ๆ ไปได้อย่างน่าเชื่อถือ

แบตเตอรี่ NiCd นั้นแย่กว่าทุกด้าน แต่มีความหนาแน่นพลังงานมากกว่ากรดตะกั่ว NiMH นั้นดีกว่า แต่มีราคาแพงกว่ามากและยังมีอัตราการคายประจุที่สูงกว่าปกติ (ยกเว้นว่าคุณทำให้ราคาแพงกว่า) และยังค่อนข้างยากที่จะกำจัดอย่างถูกต้อง

แบตเตอรี่ลิเธียมนั้นใช้งานไม่สะดวก คุณจำเป็นต้องปกป้องพวกเขาจากความล้มเหลวทุกประเภทและบางส่วนของพวกเขาเป็นอันตรายถึงชีวิต: ไม่ร้อนเกินไปแบตเตอรี่ลิเธียมของคุณ มันจะระเบิด และความร้อนเป็นปัญหาร้ายแรงภายในช่องมอเตอร์ (โดยความเป็นธรรมแบตเตอรี่ไม่จำเป็นต้องอยู่ในนั้น แต่มันมีประโยชน์มาก)

เหตุผลหลักคือต้นทุนจริงๆ แบตเตอรี่ในรถยนต์คันสุดท้ายของฉันคือ Fiat Fiatto ปี 1999 ที่ให้มาสูงสุด 100 A (เมื่อฉันพยายามประเมินกระแสลัดวงจรที่แท้จริงประมาณ 43 A แต่ยังคงมีอยู่มากมายสมมติว่า P = U · I = 12V · 40A = 480W ) ปัจจุบันและมีความจุเล็กน้อยประมาณ 30 Ah (นั่นคือพลังงานของ 12V · 30Ah = 360Wh) มีค่าใช้จ่ายฉัน 25 € ดังนั้นการเดาอย่างหยาบมันถูกกว่า 10 €ในการผลิต

ดังนั้นขอแบตเตอรี่ลิเธียมชนิดที่ผลิตมวลและราคาถูกดังนั้น เซลล์ทรงกลมที่พบโดยทั่วไปที่ประกอบขึ้นเป็นชุดแบตเตอรี่แล็ปท็อปจำนวนมากอยู่ที่ประมาณ 3 € (สมมติว่า 1 €ในการผลิต) ประมาณ 3Ah (11.1Wh) โดยจ่ายสูงสุด 5A 3.7 V. ที่ระบุว่าเซลล์เดียวของเหล่านี้สามารถจัดหา 18.5W ดังนั้นในการถึงประมาณ 480W ของแบตเตอรี่รถยนต์ cheapo ของฉันคุณต้องมี 26 ของพวกเขา พวกเขาต้องการราคา 26 €ในการผลิตไม่นับเงินยูโรที่คุณใช้ในการควบคุมวงจรชาร์จและป้องกันในการห่อหุ้มสิ่งที่แข็งและปลอดภัยและความจริงที่ว่าแร่ธาตุจำเป็นต้องผลิตส่วนประกอบโลหะที่หายากในลิเธียม แบตเตอรี่ไม่ได้ถูกลงในขณะนี้และการเตรียมรถยนต์ทั่วโลกไว้ด้วยจะช่วยเร่งกลไกการตลาดให้เร็วขึ้น

สมมติว่าเป็นการลดต้นทุนด้วยความสามารถ แบตเตอรี่ลิเธียม 26 เซลล์ของฉันมี 26 · 11.1Wh = พลังงาน 288.6Wh ดังนั้นเราจำเป็นต้องปรับขนาด 1.25 เพื่อให้ได้ 360Wh เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรด

เซลล์ดังกล่าวมีน้ำหนักประมาณ 90 กรัม ดังนั้นน้ำหนักของเซลล์คือ 26 · 90 กรัม = 2.34 กิโลกรัม ตกลงฉันไม่มีน้ำหนักที่แน่นอนของแบตเตอรี่รถยนต์ราคาถูกในหัว แต่สมมุติว่ามันคือ 15 กิโลกรัม ดังนั้นเราจึงลดน้ำหนักลงได้ประมาณ 6.3 ถ้าปลอกของเราและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีน้ำหนักเบา (ไม่เท่าที่ฉันบอกได้คุณจะต้องใช้แหล่งจ่ายไฟสลับโหมดหนักเพื่อให้สามารถชาร์จได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ารถยนต์ของคุณและส่วนใหญ่ประกอบด้วยขดลวดทองแดงขนาดใหญ่และบางทีแกนเฟอร์ไรต์บางตัวที่ไม่ได้มีน้ำหนักเบาเช่นกัน)

สิ่งนี้นำไปสู่ปัจจัยด้านต้นทุนประมาณ 3.5 ระหว่างส่วนประกอบ A และส่วนประกอบทางเลือก B โดยมีข้อเสียในการจัดการความน่าเชื่อถือที่น้อยลงและการเปลี่ยนแปลงของห่วงโซ่อุปทาน ไม่น่าแปลกใจที่อุตสาหกรรมรถยนต์ไม่ได้ผลักไปในทิศทางนั้น (และโดยวิธีพวกเขามีล็อบบี้ที่ยอดเยี่ยม)


16
ฉันคิดว่า 100A นั้นต่ำมากสำหรับแบตเตอรี่รถยนต์ แม้แต่ 200A ก็ยังเล็กสำหรับรถยนต์ขนาดเล็ก subcompact รถยนต์ขนาดกะทัดรัดและรถยนต์ขนาดกลางจะติดตั้งแบตเตอรี่ที่สามารถอัดแรงได้ 400-500A และสูงกว่าโดยเฉพาะในสภาพอากาศหนาวเย็นซึ่งพวกเขายังต้องการผลิตแอมป์ข้อเหวี่ยงที่ -30C หรือ -40C แอปพลิเคชั่นระเบิดกระแสสูงนั้นยากมากในเซลล์ลิเธียม (ซึ่งแตกต่างจากตะกั่วซึ่งยากมากภายใต้โหลดประเภทนี้) รายการดำเนินต่อไป ...
เจ ...

2
ฉันคิดว่า WH ของแบตเตอรี่สตาร์ทเตอร์นั้นไม่สำคัญทั้งหมด .. หรืออัตราการคายประจุต่อเนื่อง - ค่อนข้างจะเป็นการระเบิดหรือการคายประจุ 10 วินาที (พอที่จะสตาร์ทมอเตอร์ของคุณ) จะเป็นการวัดที่ดีที่สุด - ฉันเห็นด้วยกับ J ในเรื่องนั้น 100A ดูเหมือนจะต่ำโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่จะเริ่มต้นด้วย - ยังคงมี 100A หลังจาก ~ 10 ปีมีเหตุผลมากขึ้น
2813274

5
ฉันรู้ว่าแบตเตอรี่ LiFePO4 จะทำในสิ่งที่จำเป็นสำหรับค่าใช้จ่ายตลอดอายุการใช้งานที่ยอมรับได้ แต่ด้วยต้นทุนเงินทุนเริ่มต้นที่สูงขึ้นซึ่งทำให้ผู้ผลิตรถยนต์ไม่น่าสนใจ วงจรชีวิต >> ของ LA การแทงทะลุหัวใจจะไม่ทำให้เกิดปัญหาที่ LiIon มี อัตราการชาร์จสูงสุดที่ยอมรับได้นั้นสูงกว่าช่วงอุณหภูมิดีขึ้นเติมประสิทธิภาพได้ดีขึ้น
รัสเซลแม็คมาฮอน

2
@ MarcusMüllerแน่นอน แต่อาจเป็นไปได้ว่าแบตเตอรี่ของคุณเก่าและมีซัลเฟตค่อนข้างสูง - ใกล้กับ EOL อย่างแน่นอนพร้อมประสิทธิภาพเช่นนั้น ประเด็นก็คือว่าสิ่งนี้กำลังใกล้เคียงกับประสิทธิภาพขั้นต่ำที่ต้องการในแบตเตอรี่ทดแทน ความต้องการที่แท้จริงของแอพพลิเคชั่นที่มีความทนทานอายุการใช้งานอุณหภูมิและปัจจัยด้านความปลอดภัยนั้นสูงขึ้นอย่างไม่ต้องสงสัย เพียงเพื่อบอกว่าการประเมินของคุณควรได้รับการพิจารณาว่าอยู่ด้านที่ถูกที่สุดและง่ายที่สุดของข้อกำหนดที่แท้จริง
J ...

3
@J ... ไม่มีเควสท์เกี่ยวกับเรื่องนี้! ซื้อมาราคา 25 €สี่ปีก่อนหน้านั้น มันใช้งานได้ไม่นาน แต่ก็ใช้งานได้ (เพื่อไม่ให้สิ่งที่เย็นเกินไปหรือฉันออกจากรถยืนนานเกินไป) ดังนั้นฉันจึงเลือก "แบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่แย่ที่สุดที่เงินสามารถซื้อได้สี่ปีก่อนการเปรียบเทียบ"
Marcus Müller

70

ดังนั้นคำตอบที่ชัดเจนก่อน:

ทำไมแบตเตอรี่ถึงมีน้ำหนัก 20 กิโลกรัม

เพราะมันยังคงเป็นแบตเตอรี่ตะกั่วกรดเดียวกัน เรียบง่ายเหมือนที่ ไม่มีเทคโนโลยีอื่นใดเข้ามาใกล้ราคาถูกต่อแอมป์ (และแอมป์ชั่วโมง) ของพวกนั้นใกล้ความน่าเชื่อถือและใกล้ความสะดวกในการจัดการ น้ำหนัก 20 กิโลกรัมนั้นไม่หนักถ้าคุณพิจารณาว่า "การประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิง" ยังหมายถึงรถใหม่โดยเฉลี่ยของคุณมีฟังก์ชั่น "สบาย" หลายสิบกิโลกรัมและมีน้ำหนักประมาณ 1 Mg สำหรับชิ้นส่วนโลหะเพียงอย่างเดียว

45 ปีต่อมาแบตเตอรี่รถยนต์ยังคงดูเหมือนเดิมและมีน้ำหนักเท่าเดิม

45? มากกว่า 120 ปี ... แต่ใช่แล้ว เรายังคงสร้างสะพานจากเหล็กคอนกรีตของเราดีขึ้น แต่ยังเป็นคอนกรีตเราใช้ Asphalt เป็นถนนทองแดงยังคงเป็นตัวนำที่เราชื่นชอบเทคโนโลยีเครื่องขยายเสียงที่พบมากที่สุดในทุกสิ่งที่ไม่ใช่ความถี่ต่ำโดยทั่วไปคือ แอมป์คลาส A / B แบบไบโพลาร์ - ทรานซิสเตอร์และตู้เย็นของเรายังไม่ได้ใช้วิธีการถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่เป็นการบีบอัดของเหลวที่อันตรายมากขึ้นหรือน้อยลง


10
คุณพูดถูก แต่คำสาบานนั้นไม่จำเป็นเลย
pjc50

3
คุณควรคิดอีกเล็กน้อยเกี่ยวกับความหมายของ "ทำไม" มันเป็นอัตนัยอย่างหลีกเลี่ยงไม่ขึ้นอยู่กับมุมมอง / สถานที่เริ่มต้นของผู้ถาม ทำไมหนังสือในตำแหน่งนี้ เพราะจอห์นวางไว้ตรงนั้น เพราะมันไม่ได้ถูกนำกลับมาวางบนหิ้ง เพราะฉันขี้เกียจ เนื่องจากตารางมีความสูง 1.2 ม. มิฉะนั้นจะมีความสูงแตกต่างกัน คำตอบ "ถูกต้อง" ที่แตกต่างกันมากมาย ในการตอบคำถามอย่างแท้จริงก่อนอื่นคุณต้องรู้ว่าทำไม * มันถูกถามและเพื่อที่คุณจะต้องตรวจสอบและทำความเข้าใจกับมุมมองของผู้ถาม (* ใช่ใช่ .. )
รำพึง

13
คำตอบนี้รับ +1 จากฉันเนื่องจากการอ้างอิง Mg
AndrejaKo

5
@ จอห์นนี่ฉันรับประกันคุณฉันไม่เคยเปลี่ยนแบตเตอรี่รถยนต์หลังจากผ่านไป 1-2 ปีและฉันไม่เคยใช้เงิน $ 150 ต่อหนึ่งและฉันไม่คิดว่านั่นเป็นต้นทุนการผลิตแบตเตอรี่ :)
Marcus Müller

3
@LightnessRacesin หรือพิจารณาให้ดีไม่ใช่ทุกคนที่เผาไหม้น้ำมันแน่นอน แต่มันก็ยังเป็นวิธีที่สะดวกสบายประหยัดเชื่อถือได้และประหยัด (อาจไม่ใช่ตำแหน่งที่คุณอยู่ - พื้นที่รอบนอก - (หรือที่ ๆ อวตาร SO ของคุณมาจาก - Krypton))
Marcus Müller

21

แบตเตอรี่ล่าสุดมีน้ำหนักเบากว่าและมีอายุการใช้งานที่น้อยกว่าอายุการใช้งานของยานพาหนะ แต่พวกเขาไม่ใช้เคมี LA (กรดตะกั่ว)

แบตเตอรี่ LiFePO4 (ลิเธียมเฟอร์โรฟอสเฟต) จะทำสิ่งที่จำเป็นสำหรับค่าใช้จ่ายตลอดอายุการใช้งานที่ยอมรับได้ แต่ด้วยต้นทุนเงินทุนเริ่มต้นที่สูงขึ้นซึ่งทำให้ผู้ผลิตรถยนต์ไม่น่าสนใจ

ต้นทุนเงินทุนเริ่มแรกที่ต่ำดูเหมือนจะเป็นเหตุผลหลักที่ทำให้ชอบ lead-acid ต่อ LiFeO4 และไม่ชัดเจนว่ามีเหตุผลที่ดีอื่น ๆ

อายุการใช้งานของวัฏจักรนั้นสูงกว่าของ Lead Acid มากซึ่งจะทำให้ค่าใช้จ่ายทั้งหมดของชีวิตต่ำกว่า lead acid

ซึ่งแตกต่างจาก LiIon (ลิเธียมไอออน)“ เข็มผ่านหัวใจ” จะไม่ทำให้เกิดปัญหาที่ LiIon มี

การควบคุมการชาร์จนั้น "ง่ายพอ"

เปรียบเทียบกับ lead-acid:

อนุญาตให้ปล่อยความลึกและอัตราการชาร์จสูงสุดที่ยอมรับได้สูงขึ้น

ช่วงอุณหภูมิจะดีกว่า

ประสิทธิภาพการเติมเงินดีกว่า

ประสิทธิภาพการคายประจุเองดีกว่า

____________________________________________

ลิเธียมไอออน / LiIon:

มันคุ้มค่าที่จะแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับแบตเตอรี่ LiIon เพราะพวกเขามักจะได้รับ "ข่าวร้าย" เกี่ยวกับความปลอดภัย

เมื่อเทียบกับตะกั่วกรดเคมีของ LiIon นั้นมีความหนาแน่นของมวลและพลังงานที่ดีกว่า (เบากว่าและเล็กกว่า) อายุการใช้งานค่อนข้างยาวอีกต่อไปค่าใช้จ่ายในการลงทุนที่สูงขึ้นและอาจสูงกว่าต้นทุนชีวิตทั้งหมด การจัดการอย่างถูกต้องการควบคุมการชาร์จนั้นง่ายกว่า ช่วงอุณหภูมิดีกว่าประสิทธิภาพการชาร์จ / คายประจุค่อนข้างดีกว่า ข้อเสียที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยส่วนใหญ่ไม่ใช่ปัญหา - ดูด้านล่าง

ในหลาย ๆ โปรแกรมแบตเตอรี่ LiIon มีแบตเตอรี่ของทางเลือก - จาก Dreamliners ไปยังโทรศัพท์ซัมซุง "hoverboards" ดาวอังคารโรเวอร์สแล็ปท็อปและมาร์ทโฟนให้กับผู้เล่น MP3 และอื่น ๆ อีกมากมาย แอปพลิเคชั่นสามตัวแรกด้านบนถูกเลือกสำหรับความล้มเหลวที่น่าทึ่ง แต่สิ่งที่ใช้ใน Mars Rover นั้นได้รับเลือกให้เหมาะสมในสภาพแวดล้อมที่เป็นมิตรยาวนานและต้องไม่ล้มเหลว และมีแบตเตอรี่ LiIon หลายร้อยล้านที่ใช้ในชีวิตประจำวันในกระเป๋าของผู้คนบ้านเรือนและรถยนต์และอื่น ๆ

เมื่อพิจารณาถึงวิธีที่แบตเตอรี่ LiIon สามารถล้มเหลวได้ตัวเลขที่ไม่ผ่านในลักษณะที่น่าทึ่งนั้นหาได้ยากมาก ความล้มเหลวที่มีการรายงานอย่างกว้างขวางมักเกิดจากความล้มเหลวของระบบบางอย่างที่มีผลต่อแบทช์หรือรุ่นของแบตเตอรี่ที่ผลิตและจำหน่ายในปริมาณมากหรือปริมาณที่ต่ำกว่า ในกรณีเช่นนี้ความผิดพลาดในการออกแบบหรือการผลิตหรือสาเหตุที่ทำให้เกิดข้อผิดพลาดหรืออนุญาตให้เกิดความล้มเหลวซึ่งผลที่ตามมาคือพฤติกรรมที่ไม่คาดฝันของ LiIon Chemical

ตัวอย่างได้รับการเผยแพร่อย่างดีว่า "ระบายกับเปลวไฟ" ในแล็ปท็อป Apple, โทรศัพท์ซัมซุง, "hoverboards" ที่มีความสมดุลและคล้ายกัน ในตัวอย่างที่สองที่ 1 โดยปกติแล้วผู้ผลิตที่มีความสามารถจะอนุญาตให้เกิดความผิดพลาดในการออกแบบที่จะไม่มีการแก้ไขและ / หรือไม่มีใครสังเกตเห็นหรือตัดมุมในการผลิตในขอบเขตที่ขอบเขตความปลอดภัยติดอยู่กับพวกเขา ในกรณีของ "hoverboards" ไม่ทราบสาเหตุของฉัน แต่มีแนวโน้มที่จะเป็นผู้ผลิตต้นทุนต่ำที่มีคุณภาพต่ำและควบคุมค่าใช้จ่ายไม่ดีเหมือนอย่างอื่น ในอุปกรณ์ของผู้บริโภคแบตเตอรี่ LiIon ความล้มเหลวมักเกิดจากการลัดวงจรที่เกิดขึ้นในเซลล์เนื่องจากการฝึกปรือที่ไม่เพียงพอและความไวต่อแรงกระแทกที่เกิดขึ้นตามมาหรือการสิ้นสุดที่แตกต่างกันของความทนทานต่อการผลิตเชิงสถิติ

ในกรณีของความล้มเหลวของแบตเตอรี่โบอิ้ง Dreamliner ฉันไม่เห็นรายงานสาเหตุที่เป็นสาเหตุสุดท้าย แต่ในขณะที่มีความล้มเหลวในการเผยแพร่จำนวนมากเกิดขึ้น .

การตรวจสอบโดยละเอียดเกี่ยวกับความล้มเหลวของ LiIon และโหมดและผลที่ตามมาแสดงให้เห็นว่าพวกเขาเกือบจะไม่มีความรุนแรงใกล้เคียงกับ 'ตำนาน' ที่ได้รับความนิยมและในขณะที่การปล่อยพลังงานมีความสำคัญ การบรรจุเพิ่มน้ำหนักและปริมาณและราคาและไม่น่าจะพบได้ในแล็ปท็อปหรืออุปกรณ์พกพา / พกพา มันถูกพบใน Dreamliners และสามารถใช้งานได้ง่ายในแบตเตอรี่รถยนต์เดี่ยว (เช่นที่ไม่ใช่ EV) ในขณะที่การรักษาน้ำหนักและปริมาตรยังคงต่ำกว่าระดับตะกั่วกรดและค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมเล็กน้อย ในการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้าปัญหาดูเหมือนจะได้รับการแก้ไขหรือรองรับ "ดีพอ" ฉันมีความเชี่ยวชาญในด้านกฎระเบียบด้านความปลอดภัยของยานยนต์ แต่ฉันมั่นใจว่ากฎระเบียบที่ทำให้เราถ่ายภาพฉากหลังชนที่น่าตื่นเต้นและอนุญาตให้ใช้เชื้อเพลิงปิโตรเลียมที่มีความผันผวนสูงในรถยนต์โดยสารยังแก้ไขปัญหาด้านความปลอดภัยรอบแหล่งพลังงาน LiIon ฉันไม่เคยได้ยินว่ารถ 'เทสลา' ถูกเผาด้วยความล้มเหลวของแบตเตอรี่ - แม้ว่ามันอาจจะเกิดขึ้น - และฉันคิดว่ามัสค์และผู้ร่วมเชื่อว่าพวกเขามีพื้นที่เสี่ยงนี้ "อยู่ในมืออย่างเพียงพอ"

ฉันไม่เคยผิดหวังกับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นกับ LiIon อย่างเห็นได้ชัดและไม่รู้จักใครเลย เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเป็นเรื่องธรรมดามากพอที่จะทำให้ข่าวนิวซีแลนด์ (ประชากรนิวซีแลนด์ต่ำกว่า 5 ล้านคน)


LiIon กับ LiFePO4:

เมื่อเทียบกับ LiFePO4, LiIonข้อเสนอเคมีค่อนข้างดีมวลและพลังงานความหนาแน่น (ค่อนข้างเบาและขนาดเล็ก) อย่างมีนัยสำคัญLOWERวงจรชีวิตลดลงเล็กน้อยค่าใช้จ่ายทุน (ต่อกำลังการผลิตพลังงาน) และด้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญทั้งค่าใช้จ่ายในชีวิต การควบคุมการชาร์จนั้นเหมือนกัน แต่ LiFePO4 นั้นยากที่จะสร้างความเสียหายในกรณีชายขอบ ช่วงอุณหภูมิไม่ดีการชาร์จ / คายประจุมีประสิทธิภาพใกล้เคียงกัน LiFePO4 นั้นมีความปลอดภัยน้อยกว่า

ในพื้นที่ที่มีขนาดและน้ำหนักที่เล็กที่สุดและราคาทุนต่ำสุด (ด้วยการใช้รถยนต์ไฟฟ้าเป็นตัวอย่างที่ดี) LiIon เหนือกว่า LiFePO4

ในเกือบทุกพื้นที่และแอพพลิเคชั่นอื่น ๆ LiFePO4 นั้นดีกว่าหรือดีกว่า LiIon มากและฉันคิดว่าพวกเขาเป็นเทคโนโลยีแบตเตอรี่ปัจจุบันที่เป็นทางเลือกสำหรับอายุการใช้งานที่ยาวนานของพลังงานสูงการเก็บพลังงานนับรอบสูง


3
โดยพื้นฐานแล้วทั้งหมดข้างต้นเป็นความจริง แต่ก็ไม่ได้มีเหตุผลเพียงพอที่จะใช้จ่ายเงินหลายพันล้านดอลลาร์เพื่อทดแทนห่วงโซ่อุปทานแบตเตอรี่ทั้งหมดสำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์ แบตเตอรี่ LA รอดชีวิตมาได้เพราะพวกเขาทำงานได้ดีและโครงสร้างพื้นฐานทั้งหมดที่ใช้งานอยู่ แม้จะอยู่ในรถมอเตอร์ไซด์ที่มีน้ำหนักคือไกลมากขึ้นการพิจารณากว่ารถยนต์ (~ 0.2 VS ~ 2 ตันน้ำหนักยานพาหนะรวม) LA ยังคงเป็นกษัตริย์
Leliel

2
@Leliel วิธีที่ใช้กันทั่วไปในการแนะนำเทคโนโลยีใหม่ ๆ สำหรับผู้เริ่มต้นยุคใหม่ที่จะหลีกเลี่ยง "ห่วงโซ่อุปทาน" ของเทคโนโลยีเก่าและแข่งขันกันต่อไป บางครั้งความพยายามล้มเหลว แต่ไม่เพียงพอ เช่นข้อเสนอการจัดหายานยนต์ 40V + เป็นเวลานานดูเหมือนว่าจะหายไปอย่างไร้ร่องรอย เทคโนโลยี Side-valve อาจยังพบใน Harleys (ใช่ไหม) และเครื่องตัดหญ้า แต่อย่างอื่นก็หายไปนาน | ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น "ฉันรู้ว่าแบตเตอรี่ LiFePO4 จะทำสิ่งที่จำเป็นสำหรับค่าใช้จ่ายตลอดอายุการใช้งานที่ยอมรับได้ แต่ด้วยต้นทุนเงินทุนเริ่มต้นที่สูงขึ้น - ซึ่งทำให้ผู้ผลิตรถยนต์ไม่น่าสนใจ"
Russell McMahon

1
ไม่ใช่เพียงแค่ต้นทุนเงินทุนที่ทำให้ผู้ผลิตรถยนต์ต้องปิดตัวลง มันเป็นเรื่องที่ค่าใช้จ่ายทุนขนาดใหญ่และผลประโยชน์บางที่ไม่มี หลุยเซียนั้นดีพอแล้วและมีอยู่แล้ว หลี่ไม่ได้ให้ประโยชน์เพียงพอที่จะพิสูจน์ต้นทุน
Leliel

@RussellMcMahon เทคโนโลยี 48V ถูกนำไปใช้ใน Audi SQ7 SQ7 มีคอมเพรสเซอร์ไฟฟ้านอกเหนือจากเทอร์โบชาร์จเจอร์และต้องการพลังงานมากที่พวกเขาต้องการมากกว่า 12V แต่นั่นเป็นรถคันเดียวที่ฉันรู้ด้วย 48V
Sunzi

@Leliel ดูเหมือนว่าคุณกำลังพูดเรื่องเดียวกันกับ Russel หากผู้ผลิตรถยนต์ทั้งหมดเปลี่ยนมาใช้ LiFePO4 มันจะไม่แพงไปกว่า LA เช่นเดียวกับคุณ (และรัสเซล) กล่าวว่าค่าใช้จ่ายในการเริ่มต้นจำนวนมากทำให้ไม่สามารถทำได้ ที่กล่าวว่าหาก บริษัท ที่มีลักษณะเหมือนเทสลาที่ยอดเยี่ยมเกิดขึ้นกับการทดแทนแบบดรอปดาวน์ที่จะนานถึง 3-5 เท่าตราบใดที่ LA และสามารถที่จะทำการตลาดและขายในราคาที่ขาดทุนเพียงเล็กน้อยพวกเขาสามารถทำได้
Joshua Nurczyk

17

แบตเตอรี่ลิเธียมสตาร์ทมีอยู่เป็นหลักสำหรับการแข่งรถหรือประสิทธิภาพการทำงานอื่น ๆหรือการใช้งานที่หรูหราซึ่งการลดน้ำหนักหรือสิทธิเป้อเย้อมีมูลค่าค่าใช้จ่าย

ดังที่คนอื่น ๆ ระบุไว้อย่างไรก็ตามความต้องการของแอพพลิเคชั่นนั้นค่อนข้างรุนแรงและเทคโนโลยีลิเธียมต้องการการพัฒนาและการดูแลเป็นพิเศษเพื่อให้สามารถตอบสนองบทบาทของแบตเตอรี่สตาร์ทเตอร์ / เสริมในรถยนต์ได้อย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้ ราคาสูงมาก - ง่ายสิบถึงยี่สิบเท่าของราคาแบตเตอรี่ตะกั่วปกติ คนส่วนใหญ่ไม่ต้องการจ่าย $ 1,000 สำหรับแบตเตอรี่รถยนต์ของพวกเขาดังนั้นพวกเขาจึงไม่ต้องการ


หากแบตเตอรี่ 10x เวลา (ดังนั้น 20-30 ปี) ผมจะสนใจ แม้ว่าจริง ๆ แล้วถ้าฉันซื้อรถใหม่
Wayne Werner

เมื่อคำนึงถึงจำนวนที่ถูกทำลายจากอุบัติเหตุสัดส่วนของรถยนต์ที่มีอายุยาวนาน 20 ~ 30 ปีนั้นเล็กมาก และแบตเตอรี่ LA ที่ดีจะมีอายุการใช้งานนานกว่าที่ความคิดเห็นของคุณหมายถึง 2 ~ 3 ปี (แบตเตอรี่ในรถของฉันเป็นแบตเตอรี่เดิมและมีอายุมากกว่า 9 ปี)
Kickstart

1
@Kickstart นั้นขึ้นอยู่กับเศรษฐกิจของประเทศเป็นอย่างมาก แต่ใช่ว่า 30 ปียังคงผลักดันมันอยู่ และที่สำคัญการบำรุงรักษาแบตเตอรี่ LA นั้นค่อนข้างเล็กน้อย - เมื่อคอมมิวนิสต์ปกครองที่นี่คุณไม่เพียงแค่โยนแบตเตอรี่ออก - คุณจะไม่ได้รับชิ้นส่วนทดแทน! แต่คุณเปลี่ยนกรดทำความสะอาดแบตเตอรี่และมันก็ดีเหมือนใหม่ ลองทำด้วยแบตเตอรี่ลิเธียม (ข้อจำกัดความรับผิดชอบ: ไม่ทำ - ทำจาก explodium)
Luaan

หากคุณอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่หนาวเย็นหรือร้อนจัด (ไม่ดีสำหรับ LA และทั้งสองอย่างนี้ฉันเคยอยู่) แบตเตอรี่แบตเตอรีชั้นนำมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า 3-5 ปีและแม้กระทั่งฉัน ไม่เคยมีมานานกว่า 6
Joshua Nurczyk

15

คำตอบนั้นง่ายมาก: เพราะเราไม่พบอะไรที่ดีขึ้น

แบตเตอรี่รถยนต์จำเป็นต้องเก็บประจุไว้เป็นเวลานานสามารถส่งกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่และพอดีกับพื้นที่ขนาดเล็ก และมันจะช่วยถ้ามันไม่แพงเกินไป

กรดตะกั่วยังคงเป็นทางออกที่ดีที่สุดสำหรับความต้องการเหล่านั้น

คุณสามารถใช้เคมีที่มีลิเธียมเป็นหลักพวกมันสามารถเก็บประจุและส่งกระแสขนาดใหญ่ได้ พวกเขายังมีราคาแพงกว่าไวต่ออุณหภูมิต้องการการดูแลด้วยระบบไฟฟ้ามากกว่าและน่าตื่นเต้นกว่านี้หากใช้ไฟฟ้าหรือกลไกที่ไม่เหมาะสม
ค่าใช้จ่ายและความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นนั้นไม่คุ้มกับผลประโยชน์ของการลด <1% ของมวลรถยนต์ขั้นสุดท้าย


11
อย่างที่คุณพูดการลดมวลรถยนต์ 1% ไม่คุ้ม การลดจำนวนเครื่องบินลง 1% คุ้มค่าถ้าคุณหยุดมันได้เพราะติดไฟ!
Neil_UK

โดยสรุป: แบตเตอรี่แบบ Li มีความไวต่อความเย็นน้อยกว่า Lead-acid แต่ไวต่อความร้อนมากกว่า
Joshua Nurczyk

แบตเตอรี่แบบ Li ไม่ทำงานที่ -40 °หรือ -30 ° แบตเตอรี่รถยนต์จะต้องทำงานที่อุณหภูมิเหล่านี้ - เป็นที่ยอมรับไม่มากที่ต้องการ
เควินไวท์

5

ฉันเห็นว่าคุณได้เพิ่มคำถามใหม่ในตอนท้ายของโพสต์:

เหตุใดความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีจึงไม่สามารถทำให้เบาและมีประสิทธิภาพมากขึ้นได้

เพราะนั่นไม่ใช่วิธีการทางเคมี

ความจุของแบตเตอรี่ชนิดเดียวนั้นถูกกำหนดโดยปริมาณของไอออนที่คุณมี - และนั่นก็คือในกรณีของแบตเตอรี่ตะกั่ว - กรดปริมาณตะกั่วที่คุณต้องการค่อนข้างมากและบางส่วนก็ยังคงโครงสร้างเดิมเอาไว้

ตอนนี้แบตเตอรี่ชนิดอื่นประสบจากการขาดพื้นผิวหรือการเคลื่อนย้ายไอออนที่ จำกัด ซึ่งจำกัดความสามารถของแบตเตอรี่ในการหาแหล่งกระแสสูง แต่ไม่มีอะไรมากที่คุณสามารถทำได้เพื่อเพิ่มแบตเตอรี่แบตเตอรี่ตะกั่วกรด - น้ำเป็นตัวขนส่งที่ยอดเยี่ยมสำหรับ สารเคมีที่เกี่ยวข้องและความสามารถในการหาแหล่งของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดในปัจจุบันนั้นอยู่ในระดับสูงสุด

ดังนั้นมันเป็นเพียงเทคโนโลยีที่เป็นผู้ใหญ่ เหมือนที่เราไม่ได้สร้างเหล็กก่อสร้างราคาถูกได้ดีกว่ามากใน 80 ปีที่ผ่านมามีไม่มากที่สามารถทำได้เกี่ยวกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดเพื่อให้ดีขึ้นโดยไม่ละทิ้งหลักการของกรดตะกั่วพร้อมปัญหาทั้งหมดที่ฉันตอบ .


5

ใช้ supercapacitor แบตเตอรี่เริ่มต้นเป็นไปได้อย่างเต็มที่และได้รับการทดสอบโดยผู้ที่ชื่นชอบในการปฏิบัติให้ดูเป็นตัวอย่าง นอกเหนือจากราคาที่สูงขึ้นแล้วยังมีการรายงานตัวอย่างของปัญหาที่เกิดขึ้นจริง:

  • Supercap เพียงอย่างเดียวในขณะที่สตาร์ทรถได้ง่ายกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วจะปล่อยในเวลาประมาณครึ่งชั่วโมงในการฟังวิทยุหากไม่ได้ชาร์จอย่างต่อเนื่อง
  • แบตเตอรี่ลิเธียมที่เชื่อมต่อโดยตรง + คำสั่งผสม supercap ไม่ได้รับความเดือดร้อนจากด้านบน แต่จบลงด้วยความเสียหายเมื่อเขาใช้มันเพื่อเริ่มต้นตัดหญ้า - แบตเตอรี่ Li ต้องการอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพิ่มเติมเพื่อป้องกันสิ่งนี้

0

เหตุผลหนึ่งที่สำคัญ: ราคา มีทางเลือกที่ดีกว่าในด้านเทคโนโลยีเช่นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้า แต่ก็มีราคาแพงกว่าเช่นกัน แบตเตอรี่เหล่านี้มีความจำเป็นอย่างยิ่งในรถยนต์ไฟฟ้าที่คุณต้องการความจุขนาดใหญ่โดยไม่ต้องเพิ่มน้ำหนักของยานพาหนะมาก (แบตเตอรี่ตะกั่วจะหนักเกินไปถ้าพวกเขาต้องเปลี่ยนถังเชื้อเพลิงเป็นแหล่งพลังงานสำหรับรถยนต์เท่านั้น) แต่ใน รถยนต์ที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงนั้นมีน้ำหนักของแบตเตอรี่ตะกั่วเดี่ยวแบบดั้งเดิมที่ใช้สำหรับการสตาร์ทมอเตอร์เท่านั้นเมื่อเทียบกับน้ำหนักของรถยนต์นั้นไม่สำคัญในขณะที่อัตราส่วนราคา / กำลังการผลิตลดลงอย่างมาก มันเป็นปัญหาด้านต้นทุน / ประสิทธิภาพ: ราคาถูกกว่าพวกเขาให้พลังงานเพียงพอสำหรับความต้องการของรถยนต์และน้ำหนักของมันไม่เกี่ยวข้องกัน


แบตเตอรี่ฉุดรถยนต์ไฟฟ้าไม่สามารถเปรียบเทียบได้โดยตรงกับแบตเตอรี่สตาร์ท
sharptooth
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.