Porovnání dvou technologií bezkobaltových baterií

Není žádným tajemstvím, že masifikace elektromobilů vyžaduje baterie vyrobené z levných surovin, což znamená, že musí být bez kobaltu.

Bezkobaltové bateriové články však stále nemají velkou energetickou hustotu, proto je pro dosažení celkové dobré energetické hustoty a nákladů na úrovni bateriových sad zásadní snížení pasivního materiálu.

Aktivní materiál bateriových sad je to, co ukládá energii (články) a její cena je variabilní (60-90 eur za kWh). Pasivní materiál je to, co spojuje a chrání články (kabely, elektronky, elektroniku a pouzdro), nezávisí příliš na kapacitě baterie a jeho cena bývá lineárnější.

Výrobci bateriových článků jako CATL, BYD a SVOLT vyvíjejí bezmodulové bateriové sady s technologií CTP (cell-to-pack). Bez modulů jsou dlouhé prizmatické bateriové články zapojené do série vloženy do pole a poté vloženy do bateriového bloku, což je co nejjednodušší.

Jednoduchost technologie CTP pomáhá dosáhnout dobré hustoty energie na úrovni baterie, i když hustota energie článků není úžasná.

V tomto článku porovnáme dvě alternativní technologie bezkobaltových baterií, jednu od BYD a druhou od SVOLT.

SVOLT

Technologie SVOLT CTP

Specifikace baterie SVOLT

• Kapacita :226 Ah
• Jmenovité napětí :3,81 V
• Maximální nabíjecí napětí :4,35 V
• Energie :861 Wh
• Hmotnost :3,59 kg (odhad)
• Rozměry :575 x 21,5 x 118 mm
• Hlasitost :1 459 L
• Gravimetrická hustota energie :240 Wh/kg
• Volumetrická hustota energie :590 Wh/L
• Chemie :LNMO

Hypotetické  baterie

• Buňky :92 (92s1p)
• Jmenovité napětí :350,52 V
• Kapacita :79,2 kWh
• Celková hmotnost buněk :330 kg
• Celkový objem buněk :134 L
• Celková hmotnost balení :391 kg (odhad z GCTP 84,5 %)
• Celkový objem balení :215 L (odhad z VCTP 62,4 %)
• Gravimetrická hustota energie :203 Wh/kg (odhad z GCTP 84,5 %)
• Volumetrická hustota energie :368 Wh/L (odhad z VCTP 62,4 %)
• Náklady na aktivní materiál :5 544 eur (70 eur za kWh)
• Pasivní materiálové náklady :1 000 eur
• Celkové náklady :6 544 eur (83 eur za kWh)

Na rozdíl od BYD se SVOLT nezmiňuje o VCTP (volumetrický poměr buněk k balení) nebo GCTP (gravimetrický poměr buněk k balení) svých bateriových sad CTP. Předpokládám 62,4 % pro VCTP a 84,5 % pro GCTP, což je totéž, co dostáváme s baterií BYD Blade.

Každopádně dříve jsem si myslel, že SVOLT používá vysokonapěťovou spinelovou formu LNMO, která má vysoké provozní napětí 4,7 V a mýlil jsem se! Bateriový článek LNMO od společnosti SVOLT pracuje při nižším napětí, což znamená, že existuje prostor pro zlepšení…

Provoz při 4,7 V by představoval zvýšení napětí o 23 % a ekvivalentní zvýšení hustoty energie na 296 Wh/kg a 728 Wh/L.

BYD

BYD odhaluje objemový a gravimetrický poměr článků k balení nových bateriových sad

Specifikace článku baterie BYD Blade

• Kapacita :202 Ah
• Jmenovité napětí :3,2 V
• Maximální nabíjecí napětí :3,65 V
• Energie :646 Wh
• Hmotnost :3,92 kg (odhad)
• Rozměry :905 x 118 x 13,5 mm
• Hlasitost :1 442 L
• Gravimetrická hustota energie :165 Wh/kg (odhad)
• Volumetrická hustota energie :448 Wh/L
• Chemie :LiFePO4 (LFP)

Hypotetické  baterie

• Buňky :110 (110s1p)
• Jmenovité napětí :352 V
• Kapacita :71,1 kWh
• Celková hmotnost buněk :431 kg
• Celkový objem buněk :159 L
• Celková hmotnost balení :507 kg (odhad z GCTP 85 %)
• Celkový objem balení :253 L (odhad z VCTP 62,6 %)
• Gravimetrická hustota energie :140 Wh/kg (odhad z GCTP 85 %)
• Volumetrická hustota energie :280 Wh/L (odhad z VCTP 62,6 %)
• Náklady na aktivní materiál :4 266 eur (60 eur za kWh)
• Pasivní materiálové náklady :1 000 eur
• Celkové náklady :5 266 eur (74 eur za kWh)

Hustota energie 165 Wh/kg a 448 Wh/L je na bateriový článek LFP působivá, ale i zde je prostor pro zlepšení. LFMP je vysokonapěťová verze LFP a pracuje při 3,75 V, což představuje zvýšení napětí o 17 % a ekvivalentní zvýšení hustoty energie. Dosáhlo by energetické hustoty 193 Wh/kg a 525 Wh/L.

Shrnutí…

S bateriovými sadami SVOLT CTP vyrobenými s články LNMO získáme větší hustotu energie, ale nižší náklady s bateriemi CTP od BYD vyrobenými s články LFP. Nicméně obě baterie jsou skvělé a stále je co zlepšovat.

Oba akumulátory budou schopny nabídnout využitelnou kapacitu minimálně 66 kWh, což by například v Hyundai Kona Electric stačilo na dojezd WLTP 500 km (311 mil).

Každopádně BYD již vyrábí své bezkobaltové CTP baterie, ale budeme muset počkat rok, než SVOLT udělá totéž…

Teď jsem zvědavý, co nabídnou bezkobaltové CTP baterie CATL a co nám Tesla ukáže v „dnu baterie“. I když pochybuji, že Tesla někdy vyrobí vlastní bateriové články, nepřekvapilo by mě, kdyby Tesla postupně nahradila Panasonic a jeho válcové články bezkobaltovými CTP bateriemi CATL… alespoň v některých regionech.

Pokud Tesla brzy nepřijme bezkobaltové CTP baterie, budu extrémně zklamán.