Soutěž o baterie: Baterie LFP VS baterie NMC.
Jaká je nejlepší baterie pro ukládání solární energie?
Baterie LFP nebo NMC? Která z nich je nejlepší volbou pro vybudování systému skladování solární energie?
Systémům skladování energie z lithiových baterií se v posledních letech věnuje velká pozornost. Vzhledem k významu baterií pro člověka (uchovávat energii a kdykoli ji poskytnout k použití). Díky neustálému výzkumu a vývoji existuje mnoho možností výběru materiálů pro baterie.
Materiály baterií jsou důležitým faktorem ovlivňujícím jejich výkon, proto se nelze vyhnout vzájemnému porovnávání. Dvěma nejčastěji používanými chemickými materiály v systémech pro ukládání energie jsou lithium-železo-fosfát (LFP) a nikl-mangan-kobalt (NMC).
Stále více společností začíná vyrábět baterie LFP, které nahrazují baterie NMC pro ukládání energie v domácnostech, a to především proto, že lithium-železo-fosfátové baterie jsou bezpečnější a stabilnější.
Ale ne všechny. Stále existují známé společnosti, které používají ternární baterie jako první volbu pro skladování energie v domácnostech. Která baterie je tedy vhodnější?
Historie a složení lithiové baterie
Akira Yoshino vyrobil první prototyp li-ionové baterie v roce 1985 na základě Nobelovou cenou oceněného výzkumu Yoshina, Goodenougha a Whittinghama. V roce 1991 vyrobil tým společnosti Sony první komerční li-ionovou baterii.
Lithiovou baterii lze zhruba rozdělit na čtyři části. Tyto čtyři součásti jsou kladná elektroda, záporná elektroda, elektrolyt a separátor. Jsou v baterii nepostradatelné. Bez jedné z nich nemůže baterie fungovat. To, čemu říkáme baterie LFP a baterie NMC, se týká materiálu kladné elektrody.
Při nabíjení baterie se ionty lithia přesouvají z katody do anody přes elektrolyt a ukládají se do struktury grafitu. Během vybíjení se ionty lithia vracejí zpět ke katodě a vytvářejí elektrický proud, který lze použít k napájení elektronických zařízení.
Co je baterie LFP?
Materiál katody: Katodový materiál baterie LFP je LiFePO4.
Materiál záporné elektrody: Záporná elektroda je obvykle vyrobena z grafitu nebo tvrdého uhlíku.
Složení: Kromě kladné a záporné elektrody obsahuje baterie LFP také elektrolyt, ve kterém je lithiová sůl rozpuštěna v organickém rozpouštědle, a separátor, který odděluje kladnou a zápornou elektrodu.
Nedávná sláva baterií LFP je způsobena především intenzivním rozvojem elektrických vozidel, která mají vynikající životnost a vysoký výkon. Jejím hlavním lákadlem je cena, protože se skládá z velmi běžných materiálů (bohatých na železo).
Co je baterie NMC?
Materiál katody: Katodový materiál NMC baterie je vyroben z kombinovaného oxidu niklu (Ni), kobaltu (Co) a manganu (Mn), obvykle vyjádřeného jako LiNiMnCoO2 (NMC). Různé NMC baterie mají různé poměry niklu, kobaltu a manganu. Mezi běžné patří NMC111, NMC622 a NMC811.
Materiál záporné elektrody: Záporná elektroda je obvykle také vyrobena z grafitu nebo tvrdého uhlíku.
Složení: Stejně jako baterie LFP obsahuje i baterie NMC elektrolyty a separátory.
Baterie NMC jsou také dobrou možností, jak nahradit olověný akumulátor, a představují dobrou kombinaci energie a výkonu, ale stejně jako mnoho jiných lithiových chemikálií vyžadují nikl a kobalt, jejichž zdroj je poměrně drahý, ačkoli poskytují více energie než baterie LFP, ale jejich životnost je také kratší.
Baterie LFP & Přehled baterií NMC
| Baterie LFP | Baterie NMC | |
|---|---|---|
| Napětí | 3,20, 3,30 V nominálně; typický provozní rozsah 2,5-3,65 V/článek | 3,60 V, 3,70 V nominálně; typický provozní rozsah 3,0-4,2 V/článek nebo vyšší |
| Měrná energie (kapacita) | 90-120Wh/kg | 150-220Wh/kg |
| Poplatek (sazba C) | 1C typicky, nabíjí se na 3,65 V; typická doba nabíjení 3 h | 0,7-1C, nabíjí se na 4,20 V, některé až na 4,30 V; typické nabíjení 3 h. Nabíjecí proud nad 1C zkracuje životnost baterie. |
| Vypouštění (C-rate) | 1C, u některých článků 25C; 40A puls (2s); 2,50V cut-off (nižší než 2V způsobí poškození) | 1C; u některých článků je možné 2C; vypínací napětí 2,50 V |
| Životnost cyklu | 2000 a vyšší (v závislosti na hloubce vypouštění, teplotě) | 1000-2000 (v závislosti na hloubce výtoku, teplotě) |
| Tepelný únik | 270 °C Velmi bezpečná baterie i při plném nabití | Typická teplota 210 °C (410 °F). Vysoký náboj podporuje tepelné vyčerpání |
| Náklady | ~$200 za kWh | ~$420 za kWh |
Jaký je rozdíl mezi baterií lfp a nmc
Chemické materiály
LFP jsou obecně považovány za bezpečnější, protože jsou odolnější vůči přebíjení a přehřívání. Díky tepelné stabilitě sloučenin lithium-železo-fosfátu je u baterií LFP menší pravděpodobnost tepelného vybití za extrémních podmínek.
Vzhledem k vyššímu podílu niklu použitého v NMC jsou baterie NMC náchylnější k tepelnému vyčerpání při přehřátí, zejména při vysokých stavech nabití. Technická a chemická povaha NMC způsobuje, že se její teplota během používání a nabíjení zvyšuje, což vyžaduje dodatečná opatření pro odvod tepla.
Kromě toho jsou materiály v článcích LFP mnohem méně toxické než v článcích NMC, takže je lze po skončení jejich životnosti snadněji recyklovat.
Pravděpodobnost požáru mezi těmito dvěma bateriemi je však stále velmi nízká a není řečeno, která baterie může zaručit absolutní bezpečnost. Důležité je vybrat kvalitní baterii a správně ji udržovat a opravovat.
Životnost
Snadno si můžete všimnout, že udržení vybíjecí kapacity baterie LFP (modré datové body) značně převyšuje kapacitu baterie NMC (znázorněno černými datovými body). Jeden cyklus nabíjení/vybíjení. Z obrázku je patrné, že NMC degraduje téměř dvakrát rychleji než články LFP, což dokazuje lepší celkový výkon článků LFP.
Jsou proto schopny ukládat a uvolňovat více energie v průběhu času než baterie NMC.
Levná a nekvalitní baterie LFP nemusí vydržet déle než kvalitní baterie NMC. Všechny výrobky v Pknergy jsou vyrobeny z buňky LFP třídy Aa 80DOD může dosáhnout více než 7 000 cyklů.
Náklady
Pokud jde o suroviny, baterie LFP mají kladnou elektrodu z fosforečnanu lithného (LiFePO4). Železo a fosfáty používané k výrobě katod jsou hojnější a levnější než některé materiály používané v bateriích NMC, především kobalt.
Soudě podle současné světové politiky má Čína více výrobců baterií LFP, což vedlo i k nárůstu zásob baterií LFP. S hromaděním technologií nebo akumulátorů se ceny nevyhnutelně ještě sníží.
Z hlediska celkové doby používání může mít NMC v počátečních fázích nákupu určité výhody, ale protože životnost baterie LFP je 4 až 5krát delší než životnost baterie NMC. Baterie LFP se stane konečným vítězem.
výkon
Energetická hustota NMC je přibližně 250 Wh/kg a LFP přibližně 120-160 Wh/kg.
Baterie NMC mají vyšší hustotu energie, což znamená, že jejich fyzická velikost bude menší než baterie LFP se stejnou kapacitou. A při stejném množství elektrické energie budou lehčí.
Prostředí použití
Zatímco u všech lithium-iontových baterií dochází při nízkých teplotách ke snížení kapacity a výkonu, baterie NMC odolává nižším teplotám lépe. Pokud je však vaše baterie instalována uvnitř nebo pokud se ve vaší oblasti nevyskytují výrazné teplotní extrémy, pravděpodobně si s tím nemusíte dělat starosti.
V prostředí s vysokými teplotami je baterie LFP výkonnější a bezpečnější než baterie NMC díky své vysoké chemické stabilitě.
Nabíjení
LFP lze nabíjet na 100%, aniž by se snížila životnost baterie; naopak články NMC by měly být omezeny na 80%, aby se maximalizovala životnost.
U LFP dochází k menšímu poklesu výkonu při vyšších teplotách a rychlejším nabíjení/vybíjení, takže jsou vhodnější pro vysoce výkonnou jízdu a rychlé nabíjení.
Volba trhu
Je vidět, že mezi bateriemi LFP a NMC budou zřejmé rozdíly v různých oblastech trhu. V automobilech se trh více zajímá o hmotnost baterie a její teplotní toleranci. V oblasti skladování energie v domácnostech většina lidí volí baterii LFP, což je volba založená na životnosti a bezpečnosti baterie.
Závěr
Na základě výše uvedených důvodů doporučujeme při budování solárních systémů zvolit baterii LFP. V první řadě se rodiny zajímají o bezpečnost baterie a až poté o cenu.
Jak je uvedeno ve výše uvedeném článku, počáteční náklady na baterii LFP jsou sice vyšší než na baterii NMC. Pokud se však na náklady projektu podíváme za deset let, budou náklady na instalaci a pracovní náklady potřebné pro každou výměnu baterie NMC vyšší než u baterie LFP.
Ve společnosti Pknergy můžete mít bezpečnost i cenu. Zjistěte více o naší vysoce kvalitní a cenově dostupná baterie pro ukládání energie v domácnosti nyní.
CS 
EN 
ES 
DE 
PT 
AR 
KU 
ID 
RU 
SL 
KO 
FR 
IT 
BG 
NL 