Batterijwedstrijd: LFP-batterij VS NMC-batterij.
Wat is de beste opslagbatterij voor zonne-energie?
LFP-batterij of NMC-batterij? Welke is de beste keuze voor het bouwen van een opslagsysteem voor zonne-energie?
Energieopslagsystemen op basis van lithiumbatterijen hebben de afgelopen jaren veel aandacht gekregen. Vanwege het belang van accu's voor de mens (om energie op te slaan en op elk moment beschikbaar te maken voor gebruik). Door voortdurend onderzoek en ontwikkeling zijn er veel keuzes in batterijmaterialen.
Batterijmaterialen zijn een belangrijke factor die de prestaties van batterijen beïnvloedt, dus vergelijkingen met elkaar kunnen niet worden vermeden. De twee meest gebruikte chemistries in energieopslagsystemen zijn lithiumijzerfosfaat (LFP) en nikkelmangaankobalt (NMC).
Steeds meer bedrijven beginnen LFP-batterijen te produceren om NMC-batterijen te vervangen voor energieopslag thuis, voornamelijk omdat lithium-ijzerfosfaatbatterijen veiliger en stabieler zijn.
Maar niet allemaal. Er zijn nog steeds bekende bedrijven die ternaire batterijen gebruiken als eerste keuze voor energieopslag thuis. Dus welke batterij is het meest geschikt?
De geschiedenis en samenstelling van lithiumbatterijen
Akira Yoshino maakte het eerste prototype van een Li-ion batterij in 1985, gebaseerd op het Nobelprijswinnende onderzoek van Yoshino, Goodenough en Whittingham. Een team bij Sony maakte de eerste commerciële Li-ion batterij in 1991.
Lithiumbatterijen kunnen grofweg worden onderverdeeld in vier componenten. Deze vier componenten zijn de positieve elektrode, negatieve elektrode, elektrolyt en separator. Ze zijn onmisbaar in de batterij. Zonder een van deze componenten kan de batterij niet functioneren. Wat we LFP-batterij en NMC-batterij noemen, verwijst naar het materiaal van de positieve elektrode.
Wanneer de batterij wordt opgeladen, verplaatsen lithiumionen zich door de elektrolyt van de kathode naar de anode en worden opgeslagen in de grafietstructuur. Tijdens het ontladingsproces bewegen de lithiumionen terug naar de kathode en produceren een elektrische stroom die kan worden gebruikt om elektronische apparaten van stroom te voorzien.
Wat is een LFP-batterij?
Kathodemateriaal: Het kathodemateriaal van de LFP-batterij is LiFePO4
Negatief elektrodemateriaal: De negatieve elektrode is meestal gemaakt van grafiet of harde koolstof.
Samenstelling: Naast de positieve en negatieve elektrodematerialen bevat de LFP-batterij ook een elektrolyt waarin lithiumzout is opgelost in een organisch oplosmiddel en een separator die de positieve en negatieve elektroden isoleert.
De recente faam van de LFP-batterij is vooral te danken aan de krachtige ontwikkeling van elektrische voertuigen, die een uitstekende levensduur en een hoog vermogen hebben. De grootste aantrekkingskracht is de kostprijs, omdat de batterij is samengesteld uit zeer gangbare materialen (rijk aan ijzer).
Wat is een NMC-batterij?
Kathodemateriaal: Het kathodemateriaal van een NMC-batterij bestaat uit een gecombineerd oxide van nikkel (Ni), kobalt (Co) en mangaan (Mn), meestal uitgedrukt als LiNiMnCoO2 (NMC). Verschillende NMC-batterijen hebben verschillende verhoudingen van nikkel, kobalt en mangaan. Gangbare batterijen zijn NMC111, NMC622 en NMC811.
Negatief elektrodemateriaal: De negatieve elektrode is meestal ook gemaakt van grafiet of harde koolstof.
Samenstelling: Net als de LFP-batterij bevat de NMC-batterij ook elektrolyten en separatoren.
NMC-accu's zijn ook een goede optie om loodzuuraccu's te vervangen en zijn een goede combinatie van energie en vermogen, maar net als veel andere lithium-chemistries vereisen ze nikkel en kobalt, die relatief duur zijn om te verkrijgen, hoewel ze meer energie leveren dan LFP, maar de levensduur is ook korter.
LFP Batterijen & Overzicht NMC Batterijen
| LFP Batterij | NMC Batterij | |
|---|---|---|
| Spanningen | 3,20, 3,30V nominaal; typisch werkbereik 2,5-3,65V/cel | 3,60V, 3,70V nominaal; typisch werkingsbereik 3,0-4,2V/cel, of hoger |
| Specifieke energie (capaciteit) | 90-120Wh/kg | 150-220Wh/kg |
| Kosten (C-tarief) | 1C gemiddeld, opladen tot 3,65V; typische oplaadtijd 3 uur | 0,7-1C, laadt op tot 4,20V, sommige gaan tot 4,30V; typisch 3 uur opladen. Laadstroom boven 1C verkort de levensduur van de batterij. |
| Afvoer (C-snelheid) | 1C, 25C op sommige cellen; 40A puls (2s); 2,50V cut-off (lager dan 2V veroorzaakt schade) | 1C; 2C mogelijk op sommige cellen; 2,50V cut-off |
| Levensduur | 2000 en hoger (gerelateerd aan ontladingsdiepte, temperatuur) | 1000-2000 (afhankelijk van lozingsdiepte, temperatuur) |
| Thermische runaway | 270°C (518°F) Zeer veilige batterij, zelfs als deze volledig is opgeladen | 210°C (410°F) typisch. Hoge lading bevordert thermische runaway |
| Kosten | ~$200 per kWh | ~$420 per kWh |
Wat is het verschil tussen lfp en nmc-batterij?
Chemische materialen
LFP worden over het algemeen als veiliger beschouwd omdat ze beter bestand zijn tegen overladen en oververhitting. De thermische stabiliteit van lithium-ijzerfosfaatverbindingen zorgt ervoor dat LFP-batterijen minder snel thermisch op hol slaan onder extreme omstandigheden.
Door het hogere percentage nikkel dat in NMC wordt gebruikt, zijn NMC-batterijen gevoeliger voor thermische runaway bij oververhitting, vooral bij hoge oplaadstatus. Door de technische en chemische aard van NMC stijgt de temperatuur tijdens gebruik en opladen, waardoor extra maatregelen voor warmteafvoer nodig zijn.
Bovendien zijn de materialen in LFP-cellen veel minder giftig dan die in NMC-cellen, waardoor ze gemakkelijker te recyclen zijn aan het einde van hun levensduur.
De kans op brand tussen deze twee accu's is echter nog steeds erg klein en het is niet gezegd welke accu absolute veiligheid kan garanderen. Het is belangrijk om een batterij van goede kwaliteit te kiezen en de batterij goed te onderhouden en te repareren.
Levensduur
U kunt gemakkelijk zien dat het behoud van de ontlaadcapaciteit van de LFP-batterij (blauwe gegevenspunten) veel groter is dan die van de NMC-batterij (weergegeven door zwarte gegevenspunten). Eén laad-/ontlaadcyclus. De figuur laat zien dat NMC bijna twee keer zo snel degradeert als LFP-cellen, wat de superieure algemene prestaties van LFP-cellen aantoont.
Daarom kunnen ze meer energie opslaan en afgeven dan een NMC-batterij.
Een goedkope LFP-batterij van lage kwaliteit gaat mogelijk niet langer mee dan een NMC-batterij van hoge kwaliteit. Alle producten van Pknergy zijn gemaakt van klasse A LFP-cellenen 80DOD kan meer dan 7.000 cycli bereiken.
Kosten
Wat grondstoffen betreft, heeft de LFP-batterij een positieve elektrode van lithiumijzerfosfaat (LiFePO4). Het ijzer en de fosfaten die worden gebruikt om de kathodes te maken, zijn overvloediger aanwezig en goedkoper dan sommige materialen die worden gebruikt in NMC-batterijen, voornamelijk kobalt.
Afgaande op het huidige wereldbeleid heeft China meer fabrikanten van LFP-batterijen, wat ook heeft geleid tot een toename van de LFP-batterijreserves. Naarmate de technologie zich opstapelt of de batterij zich opstapelt, zullen de prijzen onvermijdelijk nog lager worden.
Vanuit het perspectief van de algehele gebruikstijd kan NMC in het beginstadium van aanschaf enkele voordelen hebben, maar omdat de levensduur van de LFP-batterij 4 tot 5 keer zo lang is als die van de NMC-batterij. LFP-batterij zal de uiteindelijke winnaar zijn.
prestaties
De energiedichtheid van NMC is ongeveer 250 Wh/kg en die van LFP is ongeveer 120-160 Wh/kg.
NMC-batterijen hebben een hogere energiedichtheid, wat betekent dat ze fysiek kleiner zijn dan LFP-batterijen met dezelfde capaciteit. En dezelfde hoeveelheid elektriciteit zal lichter zijn.
Gebruiksomgeving
Hoewel bij alle lithium-ionbatterijen de capaciteit en het vermogen afnemen bij lage temperaturen, is de NMC-batterij beter bestand tegen lagere temperaturen. Als uw batterij echter intern wordt geïnstalleerd of als er in uw omgeving geen grote temperatuurextremen voorkomen, hoeft u zich hier waarschijnlijk geen zorgen over te maken.
In omgevingen met hoge temperaturen presteert LFP beter en is het veiliger dan een NMC-batterij vanwege de hoge chemische stabiliteit.
Opladen
LFP kan worden opgeladen tot 100% zonder de levensduur van de batterij te verkorten; omgekeerd moeten NMC-cellen worden beperkt tot 80% om de levensduur te maximaliseren.
LFP hebben minder last van prestatievermindering bij hogere temperaturen en snellere laad-/ontlaadsnelheden, waardoor ze beter geschikt zijn voor het rijden met hoge prestaties en snelladen.
Marktkeuze
Het is duidelijk dat er op verschillende markten duidelijke verschillen zijn tussen LFP-batterijen en NMC-batterijen. In auto's maakt de markt zich meer zorgen over het gewicht van de accu en de temperatuurbestendigheid. Bij energieopslag thuis kiezen de meeste mensen voor de LFP-batterij, een keuze die is gebaseerd op levensduur en veiligheid van de batterij.
Conclusie
Om bovenstaande redenen raden we aan om voor LFP-batterijen te kiezen bij het bouwen van zonne-energiesystemen. De eerste overweging voor gezinnen zijn de veiligheidsprestaties van de batterij, gevolgd door de kosten.
Zoals vermeld in het bovenstaande artikel zijn de initiële kosten van de LFP-batterij hoger dan die van de NMC-batterij. Maar als de projectkosten over tien jaar worden bekeken, zullen de installatiekosten en de arbeidskosten die nodig zijn voor elke vervanging van de NMC-batterij hoger zijn dan die van de LFP-batterij.
Bij Pknergy kun je zowel veiligheid als prijs krijgen. Lees meer over onze hoogwaardige en betaalbare batterij voor energieopslag thuis nu.
NL 
EN 
ES 
DE 
PT 
AR 
KU 
ID 
RU 
SL 
KO 
FR 
IT 
BG 
CS 