Concours de batteries : Batterie LFP VS batterie NMC.
Quel est le meilleur accumulateur d'énergie solaire ?
Batterie LFP ou batterie NMC ? Lequel est le meilleur choix pour construire un système de stockage d'énergie solaire ?
Les systèmes de stockage d'énergie par batteries au lithium ont fait l'objet d'une grande attention ces dernières années. En raison de l'importance des batteries pour l'homme (stocker l'énergie et la rendre disponible à tout moment), il existe de nombreux choix de matériaux pour les batteries. Grâce à la recherche et au développement continus, il existe de nombreux choix de matériaux pour les batteries.
Les matériaux des batteries sont un facteur important qui influe sur les performances des batteries, de sorte qu'il est impossible d'éviter les comparaisons entre eux. Les deux matériaux chimiques les plus couramment utilisés dans les systèmes de stockage d'énergie sont le phosphate de fer lithié (LFP) et le nickel-manganèse-cobalt (NMC).
De plus en plus d'entreprises commencent à produire des batteries LFP pour remplacer les batteries NMC pour le stockage de l'énergie domestique, principalement parce que les batteries au phosphate de fer-lithium sont plus sûres et plus stables.
Mais pas tous. Il existe encore des entreprises bien connues qui utilisent des batteries ternaires comme premier choix pour le stockage de l'énergie à domicile. Quelle est donc la batterie la plus adaptée ?
L'histoire et la composition des piles au lithium
Akira Yoshino a fabriqué le premier prototype d'une batterie Li-ion en 1985, sur la base des recherches de Yoshino, Goodenough et Whittingham, lauréats du prix Nobel. Une équipe de Sony a fabriqué la première batterie Li-ion commerciale en 1991.
La batterie au lithium peut être divisée grossièrement en quatre composants. Ces quatre composants sont l'électrode positive, l'électrode négative, l'électrolyte et le séparateur. Ils sont indispensables à la batterie. Sans l'un d'entre eux, la batterie ne peut pas fonctionner. Ce que nous appelons batterie LFP et batterie NMC fait référence au matériau de l'électrode positive.
Lorsque la batterie se charge, les ions lithium se déplacent de la cathode vers l'anode à travers l'électrolyte et sont stockés dans la structure de graphite. Au cours du processus de décharge, les ions lithium retournent à la cathode, produisant un courant électrique qui peut être utilisé pour alimenter des appareils électroniques.
Qu'est-ce qu'une batterie LFP ?
Matériau de la cathode : Le matériau de la cathode de la batterie LFP est le LiFePO4.
Matériau de l'électrode négative : L'électrode négative est généralement constituée de graphite ou de carbone dur.
Composition : Outre les matériaux des électrodes positives et négatives, la batterie LFP comprend également un électrolyte dans lequel le sel de lithium est dissous dans un solvant organique, ainsi qu'un séparateur qui isole les électrodes positives et négatives.
La renommée récente de la batterie LFP est principalement due au développement vigoureux des véhicules électriques, qui ont une excellente durée de vie et une puissance élevée. Son principal attrait est son coût, car elle est composée de matériaux très courants (riches en fer).
Qu'est-ce qu'une batterie NMC ?
Matériau de la cathode : Le matériau de la cathode de la batterie NMC est constitué d'un oxyde combiné de nickel (Ni), de cobalt (Co) et de manganèse (Mn), généralement appelé LiNiMnCoO2 (NMC). Les différentes batteries NMC ont des proportions différentes de nickel, de cobalt et de manganèse. Les piles les plus courantes sont les NMC111, NMC622 et NMC811.
Matériau de l'électrode négative : L'électrode négative est également généralement constituée de graphite ou de carbone dur.
Composition : Comme les batteries LFP, les batteries NMC comprennent également des électrolytes et des séparateurs.
Les batteries NMC sont également une bonne option pour remplacer les batteries plomb-acide et constituent une bonne combinaison d'énergie et de puissance, mais comme beaucoup d'autres batteries lithium, elles nécessitent du nickel et du cobalt, qui sont relativement chers à l'approvisionnement, bien qu'elles fournissent plus d'énergie que les batteries LFP, mais leur durée de vie est également plus courte.
Piles LFP & Aperçu des batteries NMC
| Batterie LFP | Batterie NMC | |
|---|---|---|
| Tensions | 3,20, 3,30V nominal ; plage de fonctionnement typique 2,5-3,65V/cellule | 3,60V, 3,70V nominal ; plage de fonctionnement typique 3,0-4,2V/cellule, ou supérieure |
| Énergie spécifique (capacité) | 90-120Wh/kg | 150-220Wh/kg |
| Taxe (taux C) | 1C typique, charge à 3,65V ; 3h de temps de charge typique | 0,7-1C, charge à 4,20V, certains vont jusqu'à 4,30V ; 3h de charge typique. Un courant de charge supérieur à 1C réduit la durée de vie de la batterie. |
| Décharge (taux C) | 1C, 25C sur certaines cellules ; impulsion de 40A (2s) ; coupure de 2,50V (une tension inférieure à 2V provoque des dommages) | 1C ; 2C possible sur certaines cellules ; coupure à 2,50V |
| Durée du cycle | 2000 et plus (en fonction de la profondeur de l'écoulement, de la température) | 1000-2000 (en fonction de la profondeur de la décharge, de la température) |
| Emballement thermique | 270°C (518°F) Batterie très sûre même si elle est complètement chargée | 210°C (410°F) typique. Une charge élevée favorise l'emballement thermique |
| Coût | ~$200 par kWh | ~$420 par kWh |
Quelle est la différence entre la batterie lfp et la batterie nmc ?
Matériaux chimiques
Les piles LFP sont généralement considérées comme plus sûres car elles sont plus tolérantes à la surcharge et à la surchauffe. La stabilité thermique des composés de phosphate de fer lithié rend les batteries LFP moins susceptibles de subir un emballement thermique dans des conditions extrêmes.
En raison de la plus grande proportion de nickel utilisée dans le NMC, les batteries NMC sont plus sujettes à l'emballement thermique en cas de surchauffe, en particulier à des niveaux de charge élevés. La nature technique et chimique du NMC fait que sa température augmente pendant l'utilisation et la charge, ce qui nécessite des mesures supplémentaires de dissipation de la chaleur.
En outre, les matériaux des cellules LFP sont beaucoup moins toxiques que ceux des cellules NMC, ce qui facilite leur recyclage à la fin de leur vie utile.
Cependant, la probabilité d'incendie entre ces deux batteries reste très faible, et il n'est pas dit quelle batterie peut garantir une sécurité absolue. Il est important de choisir une batterie de bonne qualité, de l'entretenir et de la réparer correctement.
Durée de vie
Vous pouvez facilement voir que la rétention de la capacité de décharge de la batterie LFP (points de données bleus) dépasse de loin celle de la batterie NMC (représentée par les points de données noirs). Un cycle de charge/décharge. La figure montre que le NMC se dégrade presque deux fois plus vite que les cellules LFP, ce qui démontre la supériorité des performances globales des cellules LFP.
Elles sont donc capables de stocker et de restituer plus d'énergie dans le temps que les batteries NMC.
Une batterie LFP bon marché et de mauvaise qualité peut ne pas durer plus longtemps qu'une batterie NMC de haute qualité. Tous les produits de Pknergy sont fabriqués à partir de Cellules LFP de grade Aet 80DOD peuvent atteindre plus de 7 000 cycles.
Coût
En termes de matières premières, les batteries LFP ont une électrode positive en phosphate de fer lithié (LiFePO4). Le fer et les phosphates utilisés pour fabriquer les cathodes sont plus abondants et moins chers que certains matériaux utilisés dans les batteries NMC, notamment le cobalt.
À en juger par les politiques mondiales actuelles, la Chine compte davantage de fabricants de piles LFP, ce qui a également entraîné une augmentation des réserves de piles LFP. À mesure que la technologie s'accumule ou que les batteries s'accumulent, les prix deviendront inévitablement encore plus bas.
Du point de vue de la durée d'utilisation globale, la batterie NMC peut présenter certains avantages au début de l'achat, mais comme la durée de vie de la batterie LFP est 4 à 5 fois supérieure à celle de la batterie NMC, la batterie LFP sera la gagnante finale. La batterie LFP sera la gagnante finale.
performance
La densité énergétique du NMC est d'environ 250 Wh/kg et celle du LFP d'environ 120-160 Wh/kg.
Les batteries NMC ont une densité énergétique plus élevée, ce qui signifie que leur taille physique sera plus petite que celle des batteries LFP de même capacité. Et la même quantité d'électricité sera plus légère.
Environnement d'utilisation
Alors que toutes les batteries lithium-ion voient leur capacité et leur puissance diminuer à basse température, les batteries NMC supportent mieux les basses températures. Toutefois, si votre batterie est installée en interne ou si votre région ne connaît pas de températures extrêmes, vous n'avez probablement pas à vous en préoccuper.
Dans les environnements à haute température, la pile LFP est plus performante et plus sûre que la pile NMC en raison de sa grande stabilité chimique.
Chargement
Le LFP peut être chargé à 100% sans réduire la durée de vie de la batterie ; inversement, les cellules NMC doivent être limitées à 80% pour maximiser la durée de vie.
Les LFP subissent une dégradation moindre des performances à des températures plus élevées et à des taux de charge/décharge plus rapides, et sont donc mieux adaptés à la conduite à haute performance et à la charge rapide.
Choix du marché
On peut constater qu'il y aura des différences évidentes entre les batteries LFP et les batteries NMC dans les différents secteurs du marché. Dans l'automobile, le marché se préoccupe davantage du poids de la batterie et de sa tolérance à la température. Dans le domaine du stockage de l'énergie domestique, la plupart des gens choisissent la batterie LFP, qui est un choix basé sur la durée de vie de la batterie et la sécurité.
Conclusion
Nous recommandons de choisir la batterie LFP lors de la construction de systèmes solaires pour les raisons ci-dessus. La première considération des familles est la performance de la batterie en matière de sécurité, suivie du coût.
Comme indiqué dans l'article ci-dessus, bien que le coût initial de la batterie LFP soit plus élevé que celui de la batterie NMC. Cependant, si l'on considère le coût du projet sur dix ans, les coûts d'installation et de main-d'œuvre nécessaires pour chaque remplacement de la batterie NMC seront plus élevés que ceux de la batterie LFP.
Chez Pknergy, vous pouvez bénéficier à la fois de la sécurité et du prix. Découvrez nos batterie de stockage d'énergie domestique de haute qualité et abordable maintenant.
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