Bateriile pot fi, în general, clasificate în trei mari categorii: baterii chimice, baterii fizice și baterii biologice. Printre acestea, bateriile chimice și bateriile fizice au fost aplicate în vehiculele electrice produse-în masă, în timp ce bateriile biologice sunt considerate una dintre direcțiile importante de dezvoltare pentru viitoarele baterii pentru vehicule electrice. Având în vedere situația actuală de aplicare practică, vom oferi doar o introducere detaliată a bateriilor chimice.
I. Baterii cu litiu
Bateriile cu litiu sunt unul dintre cele mai utilizate tipuri de baterii în vehiculele electrice. Deși există doar din 1970, au dominat rapid piața bateriilor pentru vehicule electrice datorită densității mari de energie și a ciclului de viață lung. În prezent, bateriile cu litiu folosite în vehiculele electrice includ în principal baterii cu litiu fosfat de fier și baterii cu litiu nichel mangan cobalt oxid, iar aceste două tipuri de baterii au diferențe semnificative în propriile caracteristici, așa că este necesar să se furnizeze o explicație detaliată și o comparație a acestora.
(1) Baterii cu litiu fier fosfat
În comparație cu bateriile timpurii cu litiu cu oxid de mangan, bateriile cu litiu cu fosfat de fier nu au o diferență semnificativă în densitatea energiei, care este de aproximativ 100-110 Wh/kg. Cu toate acestea, stabilitatea lor termică este cea mai bună dintre bateriile actuale cu litiu pentru vehicule. Componentele chimice interne încep să se descompună numai când temperatura bateriei atinge 500-600 de grade, în timp ce componentele chimice interne ale bateriilor cu oxid de litiu-cobalt, care sunt și baterii cu litiu, sunt deja într-o stare instabilă la 180-250 de grade. Cu alte cuvinte, siguranța bateriilor cu litiu fier fosfat este cea mai bună dintre bateriile cu litiu și, din acest motiv, acestea au devenit unul dintre principalele tipuri de baterii pentru vehiculele electrice.
(2) Baterii cu litiu nichel mangan cobalt oxid
În comparație cu bateriile cu litiu fier fosfat, bateriile cu litiu nichel mangan cobalt oxid utilizate în Tesla Model S au o densitate de energie mult mai mare în greutate, aproximativ 200 Wh/kg. Aceasta înseamnă că bateriile cu litiu nichel mangan cobalt oxid de aceeași greutate au o autonomie mai mare decât bateriile litiu fier fosfat. Cu toate acestea, dezavantajele lor sunt, de asemenea, evidente. Când temperatura bateriei este de 250-350 de grade, componentele chimice interne încep să se descompună, ceea ce impune cerințe extrem de mari asupra sistemului de management al bateriei. Fiecare celulă de baterie trebuie să fie echipată cu un dispozitiv de siguranță separat. În plus, datorită dimensiunii mici a fiecărei celule, numărul de celule de baterie necesare pentru un singur vehicul este foarte mare.
II. Baterii cu nichel-hidrură metalică
Bateriile cu nichel-hidrură metalică sunt un alt tip principal de baterii de alimentare pentru vehicule electrice, în afară de bateriile cu litiu. S-au dezvoltat treptat începând cu anii 1990. Multe vehicule hibride, cum ar fi Toyota Prius, folosesc acest tip de baterie ca componentă de stocare a energiei. Densitatea lor de energie nu este mult diferită de cea a bateriilor obișnuite cu litiu, aproximativ 70-100 Wh/kg. Cu toate acestea, deoarece tensiunea unei singure celule de baterie este de numai 1,2 V, adică o treime din cea a bateriilor cu litiu, volumul acumulatorului este mai mare decât cel al bateriilor cu litiu atunci când tensiunea necesară este aceeași.
Ca și bateriile cu litiu, bateriile cu nichel-hidrură metalică necesită, de asemenea, un sistem de gestionare a bateriilor, dar acordă mai multă atenție gestionării încărcării și descărcării bateriei. Motivul acestei diferențe se datorează în principal „efectului de memorie” al bateriilor cu nichel-hidrură metalică, ceea ce înseamnă că capacitatea bateriei va scădea în timpul ciclului de încărcare și descărcare. Supraîncărcarea sau supradescărcarea poate accelera, de asemenea, pierderea de capacitate a bateriei (această caracteristică a bateriilor cu litiu poate fi aproape ignorată). Prin urmare, pentru producători, sistemul de control al bateriilor bateriilor cu nichel-hidrură metalică este setat să evite în mod activ supraîncărcarea și supradescărcarea, cum ar fi controlarea artificială a intervalului de încărcare și descărcare într-un anumit procent din capacitatea totală pentru a reduce rata de scădere a capacității.