Vergelijking van twee kobaltvrije batterijtechnologieën

Het is geen geheim dat de massificatie van elektrische auto's batterijen vereist die gemaakt zijn met goedkope grondstoffen, wat betekent dat ze kobaltvrij moeten zijn.

Kobaltvrije batterijcellen hebben echter nog steeds geen grote energiedichtheid, daarom is het verminderen van passief materiaal cruciaal om een ​​algehele goede energiedichtheid en kosten op batterijniveau te bereiken.

Het actieve materiaal van batterijpakketten is wat de energie (cellen) opslaat en de kosten zijn variabel (60-90 euro per kWh). Het passieve materiaal is wat de cellen assembleert en beschermt (kabels, buizen, elektronica en behuizing), het hangt niet veel af van de batterijcapaciteit en de kosten ervan zijn doorgaans meer lineair.

Fabrikanten van batterijcellen zoals CATL, BYD en SVOLT ontwikkelen moduleloze batterijpakketten met CTP-technologie (cell-to-pack). Zonder modules worden de lange prismatische batterijcellen die in serie zijn geschakeld in een array geplaatst en vervolgens in een batterijpakket geplaatst, wat het zo eenvoudig mogelijk maakt.

De eenvoud van de CTP-technologie helpt om een ​​goede energiedichtheid op batterijniveau te bereiken, zelfs als de energiedichtheid van de cellen niet verbazingwekkend is.

In dit artikel vergelijken we twee alternatieve kobaltvrije batterijtechnologieën, een van BYD en een van SVOLT.

SVOLT

SVOLT CTP-technologie

SVOLT batterijcelspecificaties

• Capaciteit :226 Ah
• Nominale spanning :3,81 V
• Maximale laadspanning :4,35 V
• Energie :861 Watt
• Gewicht :3,59 kg (schatting)
• Afmetingen :575 x 21,5 x 118 mm
• Volume :1.459 L
• Gravimetrische energiedichtheid :240 Wh/kg
• Volumetrische energiedichtheid :590 Watt/L
• Chemie :LNMO

Hypothetisch  batterijpakket

• Cellen :92 (92s1p)
• Nominale spanning :350,52 V
• Capaciteit :79,2 kWh
• Totaal celgewicht :330 kg
• Totaal celvolume :134 L
• Totaal pakketgewicht :391 kg (schatting van een GCTP van 84,5 %)
• Totaal pakketvolume :215 L (schatting van een VCTP van 62,4 %)
• Gravimetrische energiedichtheid :203 Wh/kg (schatting van een GCTP van 84,5 %)
• Volumetrische energiedichtheid :368 Wh/L (schatting van een VCTP van 62,4%)
• Actieve materiaalkosten :5.544 euro (70 euro per kWh)
• Passieve materiaalkosten :1.000 euro
• Totale kosten :6.544 euro (83 euro per kWh)

In tegenstelling tot BYD vermeldt SVOLT geen VCTP (volumetrische cel-tot-pakverhouding) of GCTP (gravimetrische cel-tot-pakverhouding) van zijn CTP-batterijpakketten. Ik ga uit van 62,4% voor VCTP en 84,5% voor GCTP, wat hetzelfde is als bij de BYD Blade-batterij.

Hoe dan ook, voorheen dacht ik dat SVOLT de hoogspannings-spinelvorm van LNMO gebruikte, die een hoge bedrijfsspanning van 4,7 V heeft en ik had het mis! De LNMO-batterijcel van SVOLT werkt op een lagere spanning, wat betekent dat er ruimte is voor verbetering...

Werken bij 4,7 V zou een spanningstoename van 23% vertegenwoordigen en een equivalente toename van de energiedichtheid, tot 296 Wh/kg en 728 Wh/L.

BYD

BYD onthult de volumetrische en gravimetrische cel-tot-verpakkingsverhouding van de nieuwe batterijpakketten

specificaties BYD Blade-batterijcel

• Capaciteit :202 Ah
• Nominale spanning :3,2 V
• Maximale laadspanning :3,65 V
• Energie :646 Watt
• Gewicht :3,92 kg (schatting)
• Afmetingen :905 x 118 x 13,5 mm
• Volume :1.442 L
• Gravimetrische energiedichtheid :165 Wh/kg (schatting)
• Volumetrische energiedichtheid :448 Wh/L
• Chemie :LiFePO4 (LFP)

Hypothetisch  batterijpakket

• Cellen :110 (110s1p)
• Nominale spanning :352 V
• Capaciteit :71,1 kWh
• Totaal celgewicht :431 kg
• Totaal celvolume :159 L
• Totaal pakketgewicht :507 kg (schatting van een GCTP van 85%)
• Totaal pakketvolume :253 L (schatting van een VCTP van 62,6%)
• Gravimetrische energiedichtheid :140 Wh/kg (schatting van een GCTP van 85%)
• Volumetrische energiedichtheid :280 Wh/L (schatting van een VCTP van 62,6%)
• Actieve materiaalkosten :4.266 euro (60 euro per kWh)
• Passieve materiaalkosten :1.000 euro
• Totale kosten :5.266 euro (74 euro per kWh)

Een energiedichtheid van 165 Wh/kg en 448 Wh/L is indrukwekkend voor een LFP-batterijcel, maar hier is ook ruimte voor verbetering. LFMP is de hoogspanningsversie van LFP en werkt op 3,75 V, wat neerkomt op een spanningstoename van 17% en een equivalente toename van de energiedichtheid. Het zou een energiedichtheid bereiken van 193 Wh/kg en 525 Wh/L.

Samenvattend...

We krijgen meer energiedichtheid met SVOLT's CTP-batterijpakketten gemaakt met LNMO-cellen, maar lagere kosten met BYD's CTP-batterijpakketten gemaakt met LFP-cellen. Desalniettemin zijn beide batterijen geweldig en kunnen ze nog worden verbeterd.

Beide accu's zullen een bruikbare capaciteit van minimaal 66 kWh kunnen bieden, wat genoeg zou zijn voor ongeveer een WLTP-bereik van 500 km (311 mijl) in bijvoorbeeld een Hyundai Kona Electric.

Hoe dan ook, BYD produceert zijn kobaltvrije CTP-batterijpakketten al, maar we zullen een jaar moeten wachten om SVOLT hetzelfde te zien doen...

Nu ben ik benieuwd wat de kobaltvrije CTP-batterijpakketten van CATL zullen bieden en wat Tesla ons zal laten zien op "batterijdag". Hoewel ik betwijfel of Tesla ooit zijn eigen batterijcellen zal produceren, zou het me niet verbazen als Tesla Panasonic en zijn cilindrische cellen geleidelijk zou vervangen door CATL's kobaltvrije CTP-batterijpakketten... tenminste in sommige regio's.

Als Tesla niet snel kobaltvrije CTP-batterijpakketten omarmt, zal ik zeer teleurgesteld zijn.