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LiFePO4 vs. Li ternario: ¿la mejor opción de batería?

Hemos estado escuchando mucho sobre baterías de fosfato de hierro y litio Últimamente, y hasta cierto punto, corresponden a las baterías ternarias de litio, que actualmente son los dos tipos de baterías más comunes. Las baterías ternarias de litio funcionan bien, así que ¿por qué usar dos tipos diferentes en el mismo coche? ¿Cuál es la diferencia entre las baterías de fosfato de hierro y litio y las baterías ternarias de litio?

1. Comparación de baterías LiFePO4 y ternarias de litio

De hecho, no se trata solo del Xpeng P7; un ejemplo más conocido es el Tesla Model 3, que también utiliza baterías de fosfato de hierro y litio en su versión estándar. La razón principal es, por supuesto, el coste, que permite que la versión básica del Model 3 tenga un precio aún más bajo.

Debido a su bajo coste de material y a su estructura estable y segura, muchos de los primeros vehículos eléctricos utilizaban baterías de fosfato de hierro y litio, lo cual constituye una de sus mayores ventajas. Sin embargo, con el desarrollo de la industria de los vehículos eléctricos, la tecnología de las baterías se ha visto muy influenciada por las políticas de subsidios de la industria, siendo los factores clave la autonomía eléctrica pura y la densidad energética de la batería. Como resultado, cada vez más vehículos eléctricos han comenzado a adoptar baterías ternarias de litio con mayor densidad energética.

Aquí, los nombres de las dos baterías se refieren a los materiales de los electrodos positivos de sus celdas. Las baterías de fosfato de hierro y litio utilizan fosfato de hierro y litio (LiFePO₄), mientras que los materiales ternarios en las baterías ternarias de litio se refieren a la combinación de níquel (Ni), cobalto (Co), manganeso (Mn) o aluminio (Al) (comúnmente conocido como NCM o NCA), con diferentes proporciones de los tres (p. ej., "523", "811") según las necesidades del vehículo, lo que proporciona a la batería diferentes enfoques.

Para ser más específico, el níquel en baterías ternarias de litio Puede aumentar la capacidad reversible del material y mejorar la densidad energética de la batería, lo cual es el principal responsable de aumentar su capacidad y la autonomía del vehículo. El cobalto puede mejorar la desintercalación de iones de litio, aumentando la velocidad de carga y descarga de la batería y, por lo tanto, mejorando la eficiencia de carga. La función principal del manganeso o el aluminio es mejorar la seguridad y la estabilidad de la batería. Por lo tanto, la combinación de los tres materiales puede aumentar significativamente la densidad energética de la batería, permitiendo que una batería del mismo volumen tenga una mayor capacidad, lo que la hace más atractiva bajo el apoyo de las políticas.

Pero, al mismo tiempo, las propiedades químicas relativamente reactivas del níquel impiden que las baterías ternarias de litio soporten altas temperaturas, y la unión de elementos de oxígeno es relativamente baja. Como resultado, hemos visto varios casos de vehículos eléctricos que utilizan baterías ternarias de litio que se incendiaron espontáneamente, lo que ha generado preocupación en muchas personas por la seguridad de los vehículos eléctricos.

En este sentido, las baterías de fosfato de hierro y litio, gracias a su estructura interna estable, son menos propensas a descomponerse a temperaturas más altas. No solo ofrecen una gran resistencia a las altas temperaturas y a la sobrecarga, sino que también resisten mejor las colisiones, los cortocircuitos y otras situaciones, con una probabilidad relativamente menor de combustión espontánea. Sin embargo, su punto débil reside en entornos de baja temperatura, donde su estructura relativamente estable reduce aún más la velocidad de difusión de los iones de litio, lo que afecta significativamente la actividad electroquímica de la batería en climas fríos. Esto conlleva una reducción sustancial de la autonomía durante el invierno, como hemos visto en las noticias sobre propietarios de Tesla que solicitan indemnizaciones.

2. Distintas aplicaciones de las baterías LiFePO4 y ternarias de litio

Entonces, después de obtener una comprensión general de baterías de fosfato de hierro y litio Y las baterías ternarias de litio, ambos tipos tienen sus ventajas y desventajas, así como diferentes escenarios de aplicación. A continuación, resumámoslos brevemente.

• Resumir las baterías de fosfato de hierro y litio y las baterías ternarias de litio:

Mirándolo desde otra perspectiva, comparemos las ventajas y desventajas actuales de ambos tipos en función de los principales indicadores.

• Compare las baterías de fosfato de hierro y litio y las baterías ternarias de litio:

En resumen, las baterías de fosfato de hierro y litio son más adecuadas para modelos de vehículos con altos requisitos de seguridad y ciertas limitaciones de precio, pero que no se preocupan por el volumen de la batería, como los vehículos eléctricos básicos relativamente asequibles, los vehículos operativos de alto kilometraje o los vehículos comerciales de mayor tamaño. Al igual que la versión estándar del Xpeng P7 con tracción trasera y la versión estándar del Tesla Model 3, se eligieron baterías de fosfato de hierro y litio para sus modelos básicos, lo que redujo aún más el precio y las hizo más atractivas para los consumidores de regiones cálidas del sur o con condiciones de carga adecuadas.

Para los modelos de alta gama que priorizan la experiencia y la comodidad, las baterías ternarias de litio pueden ser una mejor opción, ya que su mayor autonomía, un interior más espacioso y una carga más rápida mejoran significativamente la experiencia de conducción. Por ejemplo, los vehículos eléctricos convencionales que utilizan baterías ternarias de litio tienen una autonomía de unos 500 km, suficiente para desplazarse en ciudades de primer nivel. Cargar una hora cada una o dos semanas prácticamente cubre las necesidades del vehículo.

Actualmente, ambos tipos de baterías han mejorado eficazmente sus debilidades tecnológicas, como la optimización de los procesos de fabricación, los sistemas de gestión de baterías y el aumento de las bombas de calor para mejorar la eficiencia de la gestión térmica. Por ejemplo, la batería de cuchillas de BYD ha aumentado significativamente la capacidad de sus celdas y el aprovechamiento de su volumen gracias a la innovación estructural, con una autonomía comparable a la de las baterías ternarias de litio. Al mismo tiempo, las baterías ternarias de litio también están mejorando su estabilidad y seguridad mediante el uso de diferentes formas de embalaje y medidas de protección para sus carcasas.

Por lo tanto, en esta etapa, ambos baterías de fosfato de hierro y litio Las baterías ternarias de litio han experimentado mejoras significativas gracias a las actualizaciones tecnológicas y las iteraciones en los últimos años. La mejor opción depende más de las necesidades de los fabricantes de automóviles y de los consumidores: la mejor opción es la que mejor se adapta a cada uno. Además, aunque las características entre ambas siguen siendo diferentes, pueden abarcar una gama más amplia de escenarios de uso en comparación con el pasado, al igual que las diferentes versiones de batería de Xpeng P7 y G3, que pueden atender al mismo grupo objetivo de clientes.

Conclusión

En conclusión, las baterías de fosfato de hierro y litio y las baterías ternarias de litio no presentan una relación iterativa, como algunos entienden, sino que presentan características y enfoques diferentes. Sin embargo, considerando la creciente demanda de los consumidores y el desarrollo de vehículos eléctricos, la alta autonomía y la carga rápida son dos requisitos indispensables, y las baterías ternarias de litio podrían estar más en línea con la tendencia actual.

Pero el objetivo final de las baterías no se limita a las baterías de fosfato de hierro y litio y a las baterías ternarias de litio. Todos esperamos avances sustanciales en la tecnología de celdas de batería, como las baterías de estado sólido, ampliamente utilizadas, las baterías de grafeno, consideradas un artilugio, y quizás próximamente las baterías de litio-aire, entre otras. En el futuro, sin duda veremos surgir formas superiores de baterías.

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