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電池演化及趨勢

近數十年來,各種電池化學材料經歷了多次發展與演進,而每種化學材料都有其獨特的優缺點。 適合任一特定車輛類型的最佳電池,取決於其需求與作業條件。 目前主要使用的六種電池化學材料如下:

 

鈷酸鋰 (LCO)

一項源自於英國化學家 John B. Goodenough 的突破性發現,並為日後的鋰離子電池發展奠定了基礎。 然而,由於使用壽命相對較短,加上熱穩定性較低,因此應用範圍僅侷限於個人電子產品。 此外,它的高鈷含量也導致了成本以及對環境的影響增加。

電容量: 150-200 Wh/kg

週期壽命: 500-1000 次週期

熱失控溫度 (電池芯達到無法控制的自我加熱狀態,並因此產生安全風險的溫度): 150℃

 

磷酸鐵鋰 (LFP)

LFP 電池於 1996 年開發完成,相較於 LCO 電池具有更高的安全性和熱穩定性,以及更長的生命週期。 此外,由於這種電池不含鈷,因此生產成本更低,也更加環保。 雖然其電容量相對於其他化學材料較低,但在電動車領域的使用率正在逐漸增加。

電容量: 90-120 Wh/kg

週期壽命: +2000

熱失控溫度: 270℃

 

錳酸鋰 (LMO)

LMO 電池於 1996 年首次投入商業化應用,具有良好的熱穩定性和安全性,且與鈷基化學材料相比,生產成本更低,對環境的影響也更小。 這種電池擁有高放電速率,但能量密度相對較低,生命週期也較短, 因此適合用於電動汽車、混合動力車及電動自行車。

電容量: 100-150 Wh/kg

週期壽命: 300-700

熱失控溫度: 250°C

 

鋰鎳錳鈷氧化物 (NMC)

NMC 電池於 2001 年開發完成,在能量密度與安全性之間取得了良好平衡,因而成為當今電動車產業最常使用的電池。 高能量密度意味著續航里程更長,也使得這種電池成為重型卡車的最佳選擇。 然而,由於其生產成本高昂,加上對環境的影響較大,越來越多汽車製造商開始轉而採用能量密度較低、但成本也較低的 LFP 電池。

電容量: 150-220 Wh/kg

週期壽命: 1000-2000

熱失控溫度: 210℃

 

鋰鎳鈷鋁氧化物 (NCA)

NCA 電池擁有高能量密度、長週期壽命,以及優異的快速充電能力。 不過,這種電池的熱失控風險較高,特別是在高溫或過度充電時。 雖然部分高性能電動車採用這種電池,但由於安全性問題,其應用範圍受到限制。

電容量: 200-260 Wh/kg

週期壽命: 500

熱失控溫度: 150℃

 

鈦酸鋰 (LTO)

LTO 電池是市面上最安全的鋰離子化學電池之一,擁有出色的熱穩定性。 這種電池擁有快速充電能力,以及更長的生命週期。 這也使得這種電池特別適合需要經常短時間充電的電動車使用,例如公共運輸車輛。 然而,這種電池的電容量較低,且生產成本高昂。

電容量: 50-80 Wh/kg

週期壽命: 3000-7000

熱失控溫度: 280℃



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