LFP hay NMC: Lựa chọn hóa học pin cho các dự án xe điện tại Đông Nam Á
Cell lithium sắt phốt phát (LFP) và niken mangan coban (NMC) đều có chỗ đứng trong xe điện. Bài viết so sánh mật độ năng lượng, tuổi thọ chu kỳ, an toàn nhiệt, yếu tố chi phí và mức độ phù hợp với khí hậu, đồng thời liệt kê những nội dung cần có trong yêu cầu báo giá (RFQ) cell pin.
Tác giả Đội ngũ kỹ thuật Aznet
Lựa chọn hóa học cell pin là một trong những quyết định sớm nhất và có ảnh hưởng lớn nhất trong một dự án xe điện. Nó quyết định kích thước và khối lượng của bộ pin, hệ thống quản lý nhiệt, chiến lược hệ thống quản lý pin (BMS), chế độ bảo hành có thể cung cấp và cuối cùng là tổng chi phí sở hữu của người dùng. Với phần lớn dự án hiện nay, lựa chọn xoay quanh hai họ cell lithium-ion: lithium sắt phốt phát (LFP) và niken mangan coban (NMC). Không loại nào tốt hơn trong mọi trường hợp. Bài viết này trình bày các đánh đổi chính và tác động của chúng trong điều kiện vận hành tại Đông Nam Á.
Mật độ năng lượng
Cell NMC thường có mật độ năng lượng theo khối lượng và theo thể tích cao hơn cell LFP. Với cùng mục tiêu quãng đường, bộ pin NMC thường nhẹ và gọn hơn. Điều này quan trọng nhất khi không gian và khối lượng bị giới hạn chặt chẽ: xe du lịch có mục tiêu quãng đường dài, xe hiệu năng cao và một số xe hai bánh nơi mỗi kilôgam đều ảnh hưởng đến khả năng điều khiển.
LFP đã thu hẹp một phần khoảng cách nhờ thiết kế cell-to-pack và cell lăng trụ kích thước lớn hơn, giúp giảm tỷ lệ vật liệu không hoạt tính trong bộ pin. Với nhiều ứng dụng đô thị và thương mại có quãng đường hằng ngày dự đoán được, mật độ năng lượng của LFP là đủ.
Tuổi thọ chu kỳ và lão hóa
LFP thường chịu được việc sạc đầy thường xuyên và xả sâu tốt hơn, và trong điều kiện tương đương thường có tuổi thọ chu kỳ dài hơn. Vì vậy, LFP phù hợp với các phương tiện có cường độ sử dụng cao như xe buýt, xe tải giao hàng, taxi, đội xe gọi xe công nghệ và xe máy điện thương mại, cũng như các hệ thống đổi pin.
Quá trình lão hóa của NMC nhạy cảm hơn với trạng thái sạc cao và nhiệt độ cao. Các dự án dùng NMC thường giới hạn dải trạng thái sạc sử dụng được và dựa vào quản lý nhiệt chủ động hơn để bảo vệ tuổi thọ pin.
An toàn nhiệt
Cấu trúc cực dương của LFP ổn định nhiệt hơn, và cell LFP thường có nhiệt độ khởi phát thoát nhiệt cao hơn và giải phóng ít năng lượng hơn nếu sự cố xảy ra. Điều này không có nghĩa là bộ pin LFP tự nó đã an toàn: thiết kế cơ khí, khoảng cách giữa các cell, xả áp, cầu chì và bảo vệ của BMS vẫn là thiết yếu. Nó chỉ mang lại cho nhà thiết kế nhiều biên an toàn hơn.
Bộ pin NMC cũng có thể được thiết kế đạt mức an toàn cao, nhưng thường đòi hỏi chú trọng hơn đến rào cản lan truyền nhiệt, làm mát và thử nghiệm lạm dụng.
Các yếu tố chi phí
LFP không dùng niken và coban nên chi phí nguyên liệu thường thấp hơn và ít chịu ảnh hưởng của biến động giá các kim loại này. Tuy nhiên, giá cell chỉ là một phần trong chi phí bộ pin. Cần xem xét thêm:
- Số lượng cell và mô-đun cần thiết để đạt năng lượng mục tiêu
- Độ phức tạp của quản lý nhiệt, ví dụ làm mát bằng chất lỏng so với làm mát bằng không khí hoặc thụ động
- Khối lượng kết cấu và vỏ bọc
- Yêu cầu đối với BMS, bao gồm ước tính trạng thái sạc
- Khoản dự phòng bảo hành tương ứng với mức suy giảm dự kiến
- Logistics và xử lý hàng nguy hiểm
Yếu tố khí hậu tại Đông Nam Á
Phần lớn Đông Nam Á có nhiệt độ và độ ẩm cao, cùng với ngập lụt theo mùa và đường bụi ở một số khu vực. Nhiệt độ cao làm tăng tốc lão hóa ở mọi cell lithium-ion, vì vậy chiến lược làm mát và độ kín của bộ pin luôn quan trọng dù dùng hóa học nào. Khả năng chịu nhiệt và chịu trạng thái sạc cao tốt hơn của LFP là một lợi thế thực tế ở vùng khí hậu nóng, đặc biệt với các xe thường đỗ ngoài trời.
Điểm yếu chính của LFP là hiệu suất giảm ở nhiệt độ thấp và đường cong điện áp phẳng khiến việc ước tính trạng thái sạc khó hơn. Ở hầu hết các thị trường nhiệt đới vùng thấp, hiệu suất khi lạnh không phải mối lo lớn, nhưng cần cân nhắc với các tuyến đường vùng cao hoặc xe sẽ được xuất khẩu sang thị trường lạnh hơn.
Khi nào chọn loại nào
- Cân nhắc LFP cho xe buýt, xe tải, xe van và xe đội; xe hai bánh và ba bánh thương mại; đổi pin; lưu trữ phụ trợ hoặc cố định; và các dự án mà chi phí và tuổi thọ chu kỳ quan trọng hơn khối lượng.
- Cân nhắc NMC cho xe du lịch có mục tiêu quãng đường dài, ứng dụng có giới hạn nghiêm ngặt về không gian hoặc khối lượng, mục đích hiệu năng công suất cao và xe vận hành ở vùng khí hậu lạnh.
Nội dung cần có trong RFQ cell pin
Một yêu cầu báo giá rõ ràng giúp tiết kiệm nhiều tuần trao đổi qua lại với nhà sản xuất. Chúng tôi đề xuất bao gồm:
- Hóa học, dạng cell (lăng trụ, túi hoặc hình trụ), dung lượng danh định và điện áp danh định
- Ứng dụng mục tiêu, chu trình vận hành và sản lượng dự kiến hằng năm
- Tốc độ sạc và xả liên tục và cực đại yêu cầu
- Dải nhiệt độ vận hành và lưu trữ
- Tuổi thọ chu kỳ kỳ vọng trong điều kiện xác định (độ sâu xả, nhiệt độ, tốc độ C) và tiêu chí hết tuổi thọ
- Giới hạn kích thước và khối lượng, cùng loại cực đấu nối
- Báo cáo thử nghiệm và chứng nhận yêu cầu, như UN38.3 và các tiêu chuẩn an toàn áp dụng tại thị trường mục tiêu
- Dữ liệu cần cung cấp: bảng thông số, đường cong lão hóa, dữ liệu điện trở trong và kết quả thử nghiệm an toàn
- Số lượng mẫu, tiến độ thẩm định và thời gian giao hàng sản xuất
- Đóng gói, điều kiện vận chuyển và kỳ vọng về bảo hành
Aznet có thể giúp xác định hóa học và phương án bộ pin, soạn RFQ và thay mặt bạn liên hệ các nhà sản xuất cell phù hợp tại châu Á. Hãy gửi yêu cầu của bạn qua biểu mẫu yêu cầu báo giá và đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi sẽ phản hồi.