Kľúčové poznatky:
- Náklady na lítiové batérie sú ovplyvnené faktormi vrátane zloženia buniek, systémov správy batérií, vlastného dizajnu balenia a testovania/certifikácie.
- Pochopenie týchto prvkov je rozhodujúce pre efektívne riadenie výdavkov a optimalizáciu výkonu batérie.
Keď si jednotlivci alebo podniky nákup batéria, náklady sú kľúčovým bodom zamerania.
V roku 2023 sú priemerné náklady na batériu elektrického vozidla v roku 2023 128 dolárov/kwh. To je výrazne nižšie ako cena späť v roku 2008, čo bolo 1 355 USD/kWh. Je však potrebné poznamenať, že lítiové batérie boli neustále na vyššom konci nákladov na chémiu batérie.
Cena lítiových batérií je ovplyvnená rôznymi prvkami. Patria sem samotná bunka, systém správy batérie (BMS), celkový systém batérie, testovacie a prepravné náklady.
Batéria
Jednotlivé batériové bunky predstavujú asi 80% z celkových výrobných nákladov. Batériová bunka sa skladá z niekoľkých častí: katóda, anóda, elektrolyt, oddeľovač a vonkajšie puzdro.
Mabódové materiály a ich výrobné procesy majú tendenciu byť najnákladnejšími prvkami, pričom náklady na anódy a oddeľovače sledujú pozorne pozadu.
Katóda pozostáva predovšetkým z lítia kombinovaného s kobaltom, niklom alebo mangánom, zatiaľ čo grafit sa zvyčajne používa na anódu. Trhové ceny týchto materiálov sa môžu líšiť v závislosti od ponuky a dopytu a zvyšujúci sa dopyt po vysokej výkonnej elektronike a elektrických vozidlách viedol k nedostatku týchto kovov.
Očakáva sa, že dostupnosť globálnych zdrojov sa do roku 2050 zníži. Problémy, ako sú horúčavy, ktoré majú vplyv na dodávky lítia v Číne, a obavy týkajúce sa ťažby kobaltov v Konžskej demokratickej republike, vzniesli otázky životného prostredia aj ľudských práv.
Kvôli politickým nepokojom v určitých regiónoch majú výrobcovia v niekoľkých krajinách spoľahlivý prístup k veľkému množstvu týchto materiálov, čo vedie k potenciálnym prerušeniam dodávateľského reťazca.
V dôsledku týchto faktorov, ktoré zvyšujú náklady, výrobcovia pravdepodobne v reakcii zvýšia ceny buniek.
BMS
Mechanizmy ochrany a nabíjania lítiových batérií výrazne ovplyvňujú výrobné náklady na batérie.
V súlade s medzinárodnými predpismi musia byť všetky lítiové batérie vybavené BMS. Tento systém je poverený monitorovaním stavu nabíjania batérie (SOC) a jej zdravotného stavu (SOH), chránením batérie pred poškodením a predĺžením jej životnosti zabránením nadmernému nabíjaniu alebo nadmernému vypúšťaniu.
Náklady na BMS závisia od funkcií, ktoré si zákazníci vyžadujú vo svojich zariadeniach. Základné jednotky BMS monitorujú SOC, SOH a teplotu. Pokročilé jednotky môžu zahŕňať vyváženie batérie, hodiny v reálnom čase, záznamové záznamy a ďalšie. Viac funkcií zvyšuje náklady na BMS. Jasné pochopenie požiadaviek na energiu je nevyhnutné, aby zákazníci určovali vhodnú úroveň funkcií, ktoré sa majú zahrnúť do BMS.
Počas procesu nabíjania sa využívajú integrované obvody (ICS) v rámci nabíjačky batérií. K dispozícii sú rôzne typy ICS, ako sú lineárne nabíjačky a nabíjačky v režime prepínača. Tieto ICS nielen nabíjajú batériu, ale tiež poskytujú ochranu pred prepätím a nadprúdom.
Výdavky spojené s nabíjačkami z batérií závisia od toho, či zákazníci uprednostňujú nabíjačky zahrnuté do batérie na okamžité použitie alebo umožňujú koncovým používateľom vybrať si vlastné nabíjačky. Výber medzi vlastnými a štandardnými nabíjačkami tiež ovplyvňuje náklady, pričom vlastné nabíjačky sú zvyčajne drahšie.
Vlastný systém batérie
Systém batérie sa skladá z krytu batérie a rôznych komponentov vrátane káblových zväzkov, relé, konektorov, BMS softvéru a systémov tepelného riadenia na vykurovanie a chladenie. Tieto komponenty zabezpečujú stabilný zdroj napájania lítiových batérií na rôzne zariadenia.
Zatiaľ čo káblové zväzky, konektory a BM sú štandardnými komponentmi, ďalšie prvky sú prispôsobené tak, aby vyhovovali konkrétnym potrebám rôznych aplikácií.
V procese navrhovania vlastného systému batérie batérie pridanie ďalších komponentov úmerne zvýši výrobné náklady.
Je tiež dôležité poznamenať, že nahradenie určitých komponentov pomocou lacných materiálov (napríklad relé) môže ovplyvniť celkový výkon a životnosť batérie. Zákazníci by mali zvážiť rovnováhu medzi návrhy a výrobnými nákladmi v systéme batérie a jeho výkonom a kvalitou.
V niektorých prípadoch môže výber kvalitnejšieho systému batérií, napriek vyšším počiatočným nákladom, môže viesť k dlhodobým úsporám v dôsledku zvýšenej trvanlivosti batérie.
Testovanie a preprava
Výrobcovia lítiovej batérie Pred prepravou musia certifikovať letiové batérie pre bezpečnosť.
Niektoré certifikácie, napríklad CE, sa robia interne; Iné vyžadujú externé laboratóriá. Náklady sa pohybujú od 500 do 30 000 dolárov, v závislosti od typu certifikácie. Balenie vzoriek sú potrebné na deštruktívne aj nedeštruktívne testy.
Ak zlyhajú testy, môže byť potrebné redizajn, keď sa musia certifikovať aj nové návrhy. Výrobcovia prepínania, dokonca aj pri rovnakom dizajne, môžu vyžadovať opakovanie a recertifikáciu. Zákazníci by mali vždy rozpočet na požiadavky na testovanie, certifikáciu a prepravu lítiových batérií.
Záver
V súčasnosti sú náklady na dizajn a výrobu lítiových batérií vyššie ako náklady na iné typy chemických batérií.
S prebiehajúcim technologickým pokrokom však výrobcovia aktívne pracujú na tom, aby sa tieto chemické kompozície stali nákladovo efektívnejšími bez toho, aby ohrozili silu, ktorú poskytujú rôznym zariadeniam.
Pre tých, ktorí chcú prispôsobiť batérie a nabíjačky, je rozhodujúce porozumenie presným požiadavkám na energiu ich aplikácií. Poskytovanie komplexnej dokumentácie výrobcom počas fázy návrhu môže viesť k nákladovo efektívnejším riešeniam. Zapojenie výrobcov od začiatku procesu navrhovania môže tiež pomôcť zmierniť výrobné výzvy a znížiť odpad, čo v konečnom dôsledku vedie k nákladovo efektívnejším výsledkom.
