Điểm mấu chốt:
- Chi phí của pin lithium bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bao gồm thành phần tế bào, hệ thống quản lý pin, thiết kế gói tùy chỉnh và thử nghiệm/chứng nhận.
- Hiểu các yếu tố này là rất quan trọng để quản lý chi phí hiệu quả và tối ưu hóa hiệu suất pin.
Khi cá nhân hoặc doanh nghiệp mua Gói pin, các chi phí là một điểm chính của trọng tâm.
Năm 2023, chi phí trung bình của bộ pin xe điện vào năm 2023 là $ 128/kWh. Con số này thấp hơn đáng kể so với giá trở lại năm 2008, là $ 1,355/kWh. Tuy nhiên, điều đáng chú ý là pin lithium liên tục ở mức cao hơn của chi phí hóa học pin.
Giá pin lithium bị ảnh hưởng bởi một loạt các yếu tố. Chúng bao gồm chính tế bào, hệ thống quản lý pin (BMS), Hệ thống gói pin tổng thể, chi phí thử nghiệm và vận chuyển.
Pin pin
Các tế bào pin riêng lẻ chiếm khoảng 80% tổng chi phí sản xuất. Một tế bào pin bao gồm một số phần: cực âm, cực dương, điện giải, phân tách và vỏ ngoài.
Vật liệu catốt và các quy trình sản xuất của chúng có xu hướng là các yếu tố tốn kém nhất, với chi phí của cực dương và phân tách theo sát phía sau.
Cathode chủ yếu bao gồm lithium kết hợp với coban, niken hoặc mangan, trong khi than chì thường được sử dụng cho cực dương. Giá thị trường cho các vật liệu này có thể thay đổi dựa trên cung và cầu, và nhu cầu ngày càng tăng đối với các điện tử và xe điện hiệu suất cao đã dẫn đến sự khan hiếm của các kim loại này.
Nó dự đoán rằng sự sẵn có của các nguồn lực toàn cầu sẽ giảm vào năm 2050. Các vấn đề như sóng nhiệt tác động đến nguồn cung cấp lithium ở Trung Quốc và các mối quan tâm liên quan đến các hoạt động khai thác coban ở Cộng hòa Dân chủ Congo đã làm tăng cả các vấn đề về môi trường và nhân quyền.
Do tình trạng bất ổn chính trị ở một số khu vực nhất định, các nhà sản xuất chỉ có một số quốc gia có quyền truy cập đáng tin cậy vào số lượng lớn các vật liệu này, dẫn đến sự gián đoạn chuỗi cung ứng tiềm năng.
Do các yếu tố này thúc đẩy chi phí lên, các nhà sản xuất có khả năng tăng giá tế bào để đáp ứng.
BMS
Các cơ chế bảo vệ và sạc của pin lithium ảnh hưởng đáng kể đến chi phí sản xuất của bộ pin.
Theo các quy định quốc tế, tất cả các pin dựa trên lithium phải được trang bị BMS. Hệ thống này được giao nhiệm vụ giám sát trạng thái sạc pin (SOC) và tình trạng sức khỏe (SOH) của nó, bảo vệ pin khỏi bị hỏng và kéo dài tuổi thọ của nó bằng cách ngăn chặn quá mức hoặc xả quá mức.
Chi phí của BMS phụ thuộc vào các tính năng mà khách hàng yêu cầu trong thiết bị của họ. Các đơn vị BMS cơ bản theo dõi SOC, SOH và nhiệt độ. Các đơn vị nâng cao có thể bao gồm cân bằng pin, đồng hồ thời gian thực, bộ ghi dữ liệu và nhiều hơn nữa. Nhiều tính năng tăng chi phí BMS. Một sự hiểu biết rõ ràng về các yêu cầu năng lượng là điều cần thiết cho khách hàng để xác định mức độ thích hợp của các tính năng để đưa vào BMS.
Trong quá trình sạc, các mạch tích hợp (IC) trong bộ sạc pin được sử dụng. Có nhiều loại IC khác nhau có sẵn, chẳng hạn như bộ sạc tuyến tính và bộ sạc chế độ chuyển đổi. Những IC này không chỉ sạc pin mà còn cung cấp bảo vệ chống quá điện áp và quá dòng.
Chi phí liên quan đến bộ sạc pin phụ thuộc vào việc khách hàng có thích bộ sạc với bộ pin để sử dụng ngay hoặc cho phép người dùng cuối chọn bộ sạc của riêng họ hay không. Sự lựa chọn giữa bộ sạc tùy chỉnh và tiêu chuẩn cũng ảnh hưởng đến chi phí, với bộ sạc tùy chỉnh thường đắt hơn.
Hệ thống gói pin tùy chỉnh
Hệ thống bộ pin bao gồm vỏ pin và một loạt các thành phần, bao gồm dây nối, rơle, đầu nối, phần mềm BMS và hệ thống quản lý nhiệt để sưởi ấm và làm mát. Các thành phần này đảm bảo nguồn cung cấp năng lượng ổn định của pin lithium cho các thiết bị khác nhau.
Mặc dù dây nối, đầu nối và BMS là các thành phần tiêu chuẩn, các yếu tố khác được thiết kế để đáp ứng nhu cầu cụ thể của các ứng dụng khác nhau.
Trong quá trình thiết kế một hệ thống gói pin tùy chỉnh, việc thêm các thành phần bổ sung sẽ tăng tỷ lệ chi phí sản xuất.
Cũng cần lưu ý rằng việc thay thế các thành phần nhất định bằng vật liệu chi phí thấp hơn (như rơle) có thể ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể và tuổi thọ pin. Khách hàng nên xem xét sự cân bằng giữa chi phí thiết kế và sản xuất của hệ thống gói pin và hiệu suất và chất lượng của nó.
Trong một số trường hợp, việc chọn một hệ thống bộ pin chất lượng cao hơn, mặc dù chi phí trả trước cao hơn, có thể dẫn đến tiết kiệm dài hạn do độ bền của pin nâng cao.
Kiểm tra và vận chuyển
Các nhà sản xuất bộ pin lithium Phải chứng nhận các bộ pin lithium cho an toàn trước khi vận chuyển.
Một số chứng nhận, như CE, được thực hiện trong nhà; Những người khác yêu cầu phòng thí nghiệm bên ngoài. Chi phí dao động từ $ 500 đến $ 30.000, tùy thuộc vào loại chứng nhận. Các gói mẫu là cần thiết cho cả các thử nghiệm phá hủy và không phá hủy.
Thiết kế lại có thể cần thiết nếu các bài kiểm tra thất bại, việc tăng chi phí vì các thiết kế mới cũng phải được chứng nhận. Chuyển đổi các nhà sản xuất, ngay cả với cùng một thiết kế, có thể yêu cầu kiểm tra lại và xác nhận lại. Khách hàng nên luôn luôn ngân sách cho các yêu cầu thử nghiệm, chứng nhận và vận chuyển pin lithium.
Phần kết luận
Hiện tại, chi phí thiết kế và sản xuất của pin lithium cao hơn so với các loại pin hóa học khác.
Tuy nhiên, với những tiến bộ công nghệ liên tục, các nhà sản xuất đang tích cực làm việc để làm cho các thành phần hóa học này hiệu quả hơn về chi phí mà không ảnh hưởng đến sức mạnh mà chúng cung cấp cho các thiết bị khác nhau.
Đối với những người muốn tùy chỉnh các bộ pin và bộ sạc, hiểu được nhu cầu năng lượng chính xác của các ứng dụng của họ là rất quan trọng. Cung cấp cho các nhà sản xuất tài liệu toàn diện trong giai đoạn thiết kế có thể dẫn đến các giải pháp hiệu quả chi phí hơn. Các nhà sản xuất hấp dẫn ngay từ đầu của quá trình thiết kế cũng có thể giúp giảm thiểu các thách thức sản xuất và giảm chất thải, cuối cùng dẫn đến kết quả hiệu quả hơn về chi phí.
