Comparação técnica e análise de cenários de aplicação de partida de emergência com supercapacitor e bateria de lítio

Devido à complexidade dos sistemas eletrônicos automotivos, o mercado de dispositivos de partida auxiliar para automóveis apresenta uma tendência de diferenciação tecnológica. Com base nos dados do relatório técnico de 2023 da Associação Chinesa de Fabricantes de Automóveis (CAAM) sobre energia de emergência, este artigo compara e analisa os principais parâmetros e cenários de aplicação das duas principais tecnologias: supercapacitores e baterias de lítio.

O arrancador de emergência com supercapacitor: a solução para altas correntes instantâneas em baixas temperaturas.

• Princípio técnico

O mecanismo de armazenamento de energia de dupla camada elétrica (EDLC) é utilizado para realizar o armazenamento físico de carga através de eletrodos de carbono ativado, e sua capacidade de descarga instantânea pode atingir de 10 a 20 vezes a das baterias convencionais. A patente publicada no Ningde Times em 2022 (CN114530630A) demonstra que a tecnologia alcançou uma corrente de pico de saída de 2000A.

• Vantagem de desempenho

Eficiência de carga e descarga: em ambiente de baixa temperatura de -40°C, mantém mais de 95% da capacidade (dados de teste em ambiente extremo de 2021 do Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências).

Vida útil: Verificação em laboratório pelo grupo alemão BMZ, atenuação da capacidade após 50.000 ciclos

Características de segurança: Mecanismo de armazenamento de energia totalmente físico, eliminando o risco de superaquecimento das baterias de lítio (norma de certificação de segurança UL1642).

• Limitação de aplicação

A densidade de energia é de apenas 3-10 Wh/kg (cerca de 1/10 da densidade das baterias de lítio), o que não é adequado para cenários de fornecimento contínuo de energia.

Auxiliar de partida com bateria de lítio: solução multissituação com alta densidade de energia.

• Evolução tecnológica

Célula de bateria 21700 de alta taxa de descarga (tecnologia de homologação Tesla), densidade de energia superior a 300 Wh/kg, compatível com o protocolo de carregamento rápido PD3.0.

• Parâmetro de desempenho

Capacidade inicial: De acordo com a norma nacional GB/T 31485, 80% da capacidade nominal deve ser mantida a -20 °C.

Características do ciclo: A mais recente tecnologia de fosfato de ferro-lítio da CATL atinge uma taxa de retenção de capacidade de ≥80%.

Após 2000 ciclos. Recursos expandidos: Módulo de carregamento sem fio integrado, compatível com carregamento reverso de celulares de 15W (Manual técnico do Xiaomi Emergency Power Pro).

• Restrição de uso

Quando a corrente é descarregada continuamente, a temperatura interna pode subir para mais de 60°C (Relatório de Teste de Imagem Térmica do Instituto de Pesquisa Tsinghua Su).

Sugestões de compra baseadas em cenários

Tendência de desenvolvimento da indústria

De acordo com os dados de pesquisa da High-Tech Lithium Battery (GGII), o mercado doméstico de auxiliares de partida automotivos em 2023

• A taxa de penetração de ultracapacitores em veículos comerciais atinge 38%.
• Os produtos com baterias de lítio representaram 72% da quota de mercado do segmento C, concentrando-se principalmente em grupos de turismo com veículos independentes.
• A BYD e outras empresas lançaram baterias de lítio com supercapacitância. Armazenamento de energia híbrido sistema (patente nº WO2023178799A1)

Conclusão

No contexto da aceleração do desenvolvimento de novas tecnologias energéticas, recomenda-se que os consumidores façam escolhas racionais considerando o clima regional, a frequência de uso e outros fatores. Vale ressaltar que o Instituto Chinês de Padronização de Tecnologia Eletrônica está desenvolvendo o "Padrão de Classificação para Fontes de Alimentação de Partida de Emergência para Veículos", que fornecerá orientações de compra mais confiáveis ​​para o setor.