Competición de baterías: Batería LFP VS Batería NMC.
¿Cuál es el mejor acumulador de energía solar?
¿Batería LFP o batería NMC? ¿Cuál es la mejor opción para construir un sistema de almacenamiento de energía solar?
Los sistemas de almacenamiento de energía con baterías de litio han recibido una gran atención en los últimos años. Debido a la importancia de las baterías para el ser humano (almacenar energía y hacer que esté disponible para su uso en cualquier momento). Gracias a la investigación y el desarrollo continuos, existen muchas opciones de materiales para las baterías.
Los materiales de las baterías son un factor importante que afecta a su rendimiento, por lo que no pueden evitarse las comparaciones entre ellos. Las dos químicas más utilizadas en los sistemas de almacenamiento de energía son el litio hierro fosfato (LFP) y el níquel manganeso cobalto (NMC).
Cada vez más empresas están empezando a producir baterías de LFP para sustituir a las de NMC en el almacenamiento de energía doméstica, principalmente porque las baterías de litio hierro fosfato son más seguras y estables.
Pero no todos. Todavía hay empresas muy conocidas que utilizan baterías ternarias como primera opción para el almacenamiento de energía en el hogar. Entonces, ¿qué batería es más adecuada?
Historia y composición de la pila de litio
Akira Yoshino fabricó el primer prototipo de batería de iones de litio en 1985 basándose en las investigaciones de Yoshino, Goodenough y Whittingham, galardonadas con el Premio Nobel. Un equipo de Sony fabricó la primera batería comercial de iones de litio en 1991.
La pila de litio puede dividirse a grandes rasgos en cuatro componentes. Estos cuatro componentes son el electrodo positivo, el electrodo negativo, el electrolito y el separador. Son indispensables en la pila. Sin uno de ellos, la pila no puede funcionar. Lo que llamamos pila LFP y pila NMC se refiere al material del electrodo positivo.
Cuando la pila se carga, los iones de litio se desplazan del cátodo al ánodo a través del electrolito y se almacenan en la estructura de grafito. Durante el proceso de descarga, los iones de litio se mueven de nuevo hacia el cátodo, produciendo una corriente eléctrica que puede utilizarse para alimentar dispositivos electrónicos.
¿Qué es la batería LFP?
Material del cátodo: El material del cátodo de la batería LFP es LiFePO4
Material del electrodo negativo: El electrodo negativo suele ser de grafito o carbono duro.
Composición: Además de los materiales de los electrodos positivo y negativo, la batería LFP también incluye un electrolito en el que la sal de litio se disuelve en un disolvente orgánico, y un separador que aísla los electrodos positivo y negativo.
La reciente fama de la batería LFP se debe principalmente al vigoroso desarrollo de los vehículos eléctricos, que tienen una excelente vida útil y una gran potencia. Su principal atractivo es el coste, ya que se compone de materiales muy comunes (ricos en hierro).
¿Qué es la batería NMC?
Material del cátodo: El material del cátodo de la pila NMC está hecho de un óxido combinado de níquel (Ni), cobalto (Co) y manganeso (Mn), normalmente expresado como LiNiMnCoO2 (NMC). Las distintas baterías NMC tendrán diferentes proporciones de níquel, cobalto y manganeso. Las más comunes son la NMC111, la NMC622 y la NMC811.
Material del electrodo negativo: El electrodo negativo también suele ser de grafito o carbono duro.
Composición: Al igual que la batería LFP, la batería NMC también incluye electrolitos y separadores.
Las baterías NMC son también una buena opción para sustituir a las de plomo-ácido y son una buena combinación de energía y potencia, pero como muchas otras químicas de litio requieren níquel y cobalto, que son relativamente caros de obtener, aunque proporciona más energía que las LFP, pero su vida útil también es más corta.
Pilas LFP & Visión general de las pilas NMC
| Batería LFP | Batería NMC | |
|---|---|---|
| Tensiones | 3,20, 3,30V nominales; rango de funcionamiento típico 2,5-3,65V/célula | 3,60V, 3,70V nominal; rango de funcionamiento típico 3,0-4,2V/célula, o superior |
| Energía específica (capacidad) | 90-120Wh/kg | 150-220Wh/kg |
| Carga (tasa C) | 1C típico, carga a 3,65V; 3h de tiempo de carga típico | 0,7-1C, carga a 4,20V, algunas llegan a 4,30V; carga típica de 3h. La corriente de carga superior a 1C acorta la vida útil de la batería. |
| Descarga (tasa C) | 1C, 25C en algunas células; pulso de 40A (2s); corte de 2,50V (menos de 2V causa daños) | 1C; 2C posible en algunas células; corte de 2,50V |
| Ciclo de vida | 2000 y superiores (relacionados con la profundidad de la descarga, la temperatura) | 1000-2000 (relacionado con la profundidad de la descarga, la temperatura) |
| Desbocamiento térmico | 270°C (518°F) Batería muy segura incluso si está completamente cargada | 210°C (410°F) típico. Una carga elevada favorece el desbocamiento térmico |
| Coste | ~$200 por kWh | ~$420 por kWh |
¿Cuál es la diferencia entre la batería lfp y nmc
Materiales químicos
En general, las LFP se consideran más seguras porque son más tolerantes a la sobrecarga y al sobrecalentamiento. La estabilidad térmica de los compuestos de fosfato de hierro y litio hace que las baterías LFP sean menos propensas a sufrir un desbocamiento térmico en condiciones extremas.
Debido a la mayor proporción de níquel utilizada en la NMC, las baterías de NMC son más propensas al desbordamiento térmico cuando se sobrecalientan, especialmente en estados de carga elevados. La naturaleza técnica y química de la NMC hace que su temperatura aumente durante el uso y la carga, lo que requiere medidas adicionales de disipación del calor.
Además, los materiales de las células LFP son mucho menos tóxicos que los de las células NMC, lo que facilita su reciclaje al final de su vida útil.
Sin embargo, la probabilidad de incendio entre estas dos baterías sigue siendo muy baja, y no está dicho qué batería puede garantizar una seguridad absoluta. Es importante elegir una batería de buena calidad y mantenerla y repararla correctamente.
Vida útil
Puede ver fácilmente que la retención de la capacidad de descarga de la batería LFP (puntos de datos azules) supera con creces a la de la batería NMC (representada por los puntos de datos negros). Un ciclo de carga/descarga. La figura muestra que la NMC se degrada casi el doble de rápido que las pilas LFP, lo que demuestra el superior rendimiento general de las pilas LFP.
Por tanto, son capaces de almacenar y liberar más energía a lo largo del tiempo que las pilas NMC.
Una pila LFP barata y de baja calidad puede no durar más que una pila NMC de alta calidad. Todos los productos de Pknergy están fabricados con células LFP de grado A, y 80DOD puede alcanzar más de 7.000 ciclos.
Coste
En términos de materias primas, la batería LFP tiene un electrodo positivo de fosfato de hierro y litio (LiFePO4). El hierro y los fosfatos utilizados para fabricar los cátodos son más abundantes y baratos que algunos de los materiales empleados en la pila NMC, principalmente el cobalto.
A juzgar por las políticas mundiales actuales, China cuenta con más fabricantes de baterías de LFP, lo que también ha provocado un aumento de las reservas de baterías de LFP. A medida que se acumule tecnología o se acumulen baterías, los precios serán inevitablemente aún más bajos.
Desde la perspectiva del tiempo total de uso, la NMC puede tener algunas ventajas en las primeras fases de compra, pero como la vida útil de la batería LFP es de 4 a 5 veces la de la NMC. La batería LFP será la ganadora final.
rendimiento
La densidad energética del NMC es de unos 250 Wh/kg y la del LFP es de unos 120-160 Wh/kg.
Las pilas NMC tienen una mayor densidad energética, lo que significa que su tamaño físico será menor que el de las pilas LFP de la misma capacidad. Y la misma cantidad de electricidad será más ligera.
Entorno de uso
Aunque todas las baterías de iones de litio experimentan una disminución de su capacidad y potencia a bajas temperaturas, las baterías NMC soportan mejor las temperaturas más bajas. Sin embargo, si su batería está instalada internamente, o su zona no experimenta temperaturas extremas significativas, probablemente no necesite preocuparse por esto.
En entornos de altas temperaturas, la pila LFP rinde mejor y es más segura que la pila NMC debido a su gran estabilidad química.
Cargando
LFP puede cargarse a 100% sin reducir la vida útil de la batería; por el contrario, las celdas NMC deben limitarse a 80% para maximizar la vida útil
Los LFP experimentan una menor degradación de su rendimiento a temperaturas más elevadas y tasas de carga/descarga más rápidas, por lo que son más adecuados para soportar la conducción de alto rendimiento y la carga rápida.
Elección de mercado
Se puede observar que habrá diferencias obvias entre la batería LFP y la batería NMC en las distintas áreas del mercado. En los automóviles, el mercado se preocupa más por el peso de la batería y su tolerancia a la temperatura. En el almacenamiento de energía en el hogar, la mayoría de la gente elige la batería LFP, que es una elección basada en la vida útil y la seguridad de la batería.
Conclusión
Recomendamos elegir la batería LFP cuando construya sistemas solares basándonos en las razones anteriores. La primera consideración para las familias son las prestaciones de seguridad de la batería, seguidas del coste.
Como se menciona en el artículo anterior, aunque el coste inicial de la batería LFP es superior al de la batería NMC. Sin embargo, si se considera el coste del proyecto en diez años, el coste de instalación y el coste de mano de obra necesarios para cada sustitución de la batería NMC serán mayores que los de la batería LFP.
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