Как выбрать между литий-железо-фосфатными и тройными литиевыми батареями?

В основе дискуссии о соотношении срока службы батареи и безопасности лежит логика адаптации к различным сценариям развития событий, обусловленная двумя технологическими подходами.

Будь то покупка личного автомобиля, выбор транспортного средства для эксплуатации или планирование проекта по хранению энергии, вопрос о том, что лучше — литий-железо-фосфатные батареи или тройные литиевые батареи, всегда стоит перед лицами, принимающими решения. Эти два типа батарей имеют существенные различия в таких ключевых параметрах, как плотность энергии, безопасность и стоимость, и нет абсолютного превосходства или неполноценности, есть лишь разница в «адаптируемости к условиям эксплуатации».

Как сделать наиболее разумный выбор? Следующий анализ будет проведен с учетом четырех ключевых аспектов.

01. Сравнение производительности ядра: у каждого своя уникальная техническая стратегия.

С точки зрения плотности энергии, тройные литий-ионные батареи стали предпочтительным выбором для автомобилей с большим запасом хода благодаря высокой удельной энергии в 200-300 Вт·ч/кг. Взять, к примеру, Tesla Model S Plaid, запас хода которой может превышать 700 километров. Обычная удельная энергия литий-железо-фосфатных батарей составляет 150-220 Вт·ч/кг, а после технологических инноваций, таких как батареи типа Blade, она может достигать 205 Вт·ч/кг, что делает их более подходящими для поездок на короткие и средние расстояния, например, для BYD Han EV и других моделей.

С точки зрения безопасности, между двумя типами батарей существует существенная разница. Температура разложения литий-железо-фосфатных батарей превышает 800 ℃, и даже при испытаниях на прокол иглой они только дымят, не загораясь. Эта характеристика делает их весьма предпочтительными в сценариях с высокой степенью безопасности, таких как системы хранения энергии и автобусы. Температура разложения тройных литиевых батарей составляет 150-250 ℃, что создает определенный риск теплового разгона. Однако благодаря оптимизации BMS и улучшению материалов безопасность была значительно повышена.

Что касается срока службы, литий-железо-фосфатные батареи в лабораторных условиях выдерживают от 3000 до 7000 циклов, при этом коэффициент сохранения емкости после 3000 циклов превышает 80%. Они могут прослужить 10 лет или преодолеть 300 000 километров и выдерживают полную зарядку и разрядку, что делает их очень подходящими для сценариев частого использования. Количество циклов работы тройных литиевых батарей составляет 800-1200, и после 1000 циклов их емкость снижается примерно на 30%. Для продления срока службы необходимо контролировать предел заряда.

Что касается характеристик при низких температурах, то коэффициент сохранения емкости тройных литиевых батарей составляет около 70% при -20 ℃, и они могут нормально заряжаться и разряжаться даже при -30 ℃. Коэффициент сохранения емкости литий-железо-фосфатных батарей составляет всего 50% при -20 ℃, а запас хода зимой в северном Китае обычно составляет лишь около 52%. Однако микрокристаллическая технология, разработанная такими компаниями, как GAC Aion, позволила повысить эффективность разряда при -20 ℃ до 85%.

С точки зрения стоимости, расчетная стоимость системы на основе литий-железо-фосфатных аккумуляторов в 2025 году составляет 0,32 юаня/Вт·ч, что на 30% ниже, чем у тройных литиевых батарей, и обеспечивает долгосрочное ценовое преимущество. Стоимость тройных литиевых батарей составляет 0,46 юаня/Вт·ч, и на нее сильно влияют колебания цен на кобальт. Однако их преимущества в производительности позволяют снизить ценовое давление в сегменте автомобилей высокого класса, а остаточная стоимость подержанных автомобилей выше при экспорте в течение трех лет.

02. Сценарий применения: что подходит лучше всего.

Тройные литиевые батареи больше подходят для следующих сценариев: частые поездки на дальние расстояния, использование в холодных северных регионах, а их хорошая устойчивость к низким температурам эффективно снижает опасения по поводу запаса хода; высокопроизводительные модели, такие как Xiaomi SU7 Max, поддерживают зарядку высокой мощности и могут зарядить батарею на расстояние до 400 километров всего за 10 минут; пользователи, планирующие заменить свой автомобиль примерно через 3 года, могут иметь более высокую остаточную стоимость своих подержанных автомобилей благодаря более медленному износу тройных литиевых батарей.

Литий-железо-фосфатные батареи демонстрируют лучшие результаты в следующих сценариях: ежедневные поездки по городу, запас хода 300-500 километров вполне достаточен, а стоимость покупки ниже; условия высоких температур и высокие требования к безопасности, например, в системах хранения энергии, автобусах, транспортных средствах логистики и т. д.; пользователи, планирующие длительное использование транспортных средств, могут эффективно снизить затраты на замену батарей; для пользователей в теплых южных регионах недостаток низких температур незначителен.

03 Технология и политика: параллельное развитие двойных линий

На политическом уровне сектор хранения энергии явно поддерживает литий-железо-фосфатные батареи. Например, Внутренняя Монголия предоставляет компенсацию за разряд в размере 0,35 юаня/кВт·ч, и ожидается, что к 2025 году на литий-железо-фосфатные батареи будет приходиться более 86% вновь установленных мощностей хранения энергии. В сфере электромобилей доля литий-железо-фосфатных батарей в моделях класса А и ниже достигла 89%, и их рыночная доля продолжает расти.

С точки зрения технологического развития, фосфат лития-железа достиг плотности энергии, близкой к плотности энергии тройных литиевых батарей, благодаря таким инновациям, как высокая плотность напряжения и лопастные батареи. Тройные литиевые батареи постоянно улучшают безопасность и срок службы благодаря таким технологиям, как модификация четверным литием и оптимизация BMS, одновременно снижая зависимость от кобальта.

С точки зрения переработки, тройной литий имеет коэффициент извлечения методом мокрой металлургии более 95% благодаря наличию ценных металлов, что обеспечивает высокую ценность вторичной переработки. Литий-железофосфат больше подходит для каскадного использования. Когда остаточная емкость составляет ≥ 70%, прибыль может удвоиться в четыре раза, а затраты на сухое извлечение относительно невелики.

04. Рекомендация по принятию решения: Выберите оптимальное решение по мере необходимости.

Для индивидуальных пользователей, проживающих в северных регионах или совершающих дальние поездки, приоритет следует отдавать тройным литиевым батареям; для пользователей в южных регионах или использующих транспортные средства преимущественно для поездок по городу более экономичным и практичным выбором являются литий-железо-фосфатные батареи; пользователи с ограниченным бюджетом, планирующие использовать транспортные средства в течение длительного времени, также могут отдать предпочтение литий-железо-фосфатным батареям.

Что касается эксплуатационных транспортных средств, то в сценариях с высокой частотой использования, таких как такси и логистические автомобили, следует выбирать литий-железо-фосфатные батареи для снижения затрат на замену батарей; высококлассные сервисы заказа поездок могут рассмотреть возможность использования тройных литий-ионных батарей для сокращения времени ожидания зарядки и повышения эффективности работы.

В проектах по хранению энергии следует отдавать приоритет использованию литий-железо-фосфатных батарей, но при этом необходимо избегать связанных с ними рисков. При использовании тройных литиевых батарей особое внимание следует уделять надежности системы управления батареей (BMS), чтобы избежать быстрой зарядки в условиях высоких температур; для использования литий-железо-фосфатных батарей перед зарядкой необходимо предварительно нагреть их до температуры выше 15 ℃ в условиях низкой температуры, чтобы сократить срок их службы.

05. Обзор рынка: Двойной технологический путь взаимодополняющего сосуществования

В будущем литий-железо-фосфатные и тройные литиевые батареи будут сосуществовать, дополняя друг друга. Литий-железо-фосфатные батареи доминируют в системах хранения энергии, моделях автомобилей среднего и низкого ценового сегмента, а также на южном рынке благодаря своим преимуществам: безопасности, длительному сроку службы и низкой стоимости; тройные литиевые батареи, благодаря высокой плотности энергии и устойчивости к низким температурам, доминируют в моделях автомобилей высокого класса, на северных рынках и в сценариях дальних перевозок.

Ключ к выбору — определить свои основные потребности и найти оптимальный баланс между временем автономной работы, безопасностью и стоимостью.

На фоне непрерывных инноваций в аккумуляторных технологиях, профессионалы Оборудование для тестирования аккумуляторов Испытания батарей стали ключевым звеном в обеспечении их качества и производительности. Компания Shenzhen Hongda New Energy Co., Ltd. активно занимается тестированием батарей, предоставляя комплексные решения для производителей батарей, предприятий, занимающихся разработкой электромобилей, и интеграторов систем хранения энергии, помогая отрасли контролировать качество батарей.

Компания Shenzhen Hongda New Energy Co., Ltd. специализируется на исследованиях и производстве оборудования для тестирования аккумуляторов, охватывающего весь процесс тестирования, от элементов питания до аккумуляторных блоков, обеспечивая безопасность и надежность батарей.