Соревнование аккумуляторов: Аккумулятор LFP VS аккумулятор NMC.
Какой аккумулятор для хранения солнечной энергии лучше?
Аккумулятор LFP или аккумулятор NMC? Какой из них лучше выбрать для создания системы хранения солнечной энергии?
В последние годы системам накопления энергии на основе литиевых батарей уделяется большое внимание. Это обусловлено важностью батарей для человека (хранить энергию и делать ее доступной для использования в любое время). Благодаря постоянным исследованиям и разработкам существует множество вариантов материалов для батарей.
Материалы аккумуляторов являются важным фактором, влияющим на их производительность, поэтому без их сравнения друг с другом не обойтись. Два наиболее часто используемых химических материала в системах хранения энергии - это литий-железо-фосфат (LFP) и никель-марганец-кобальт (NMC).
Все больше и больше компаний начинают производить LFP-батареи для замены NMC-батарей для домашних накопителей энергии, главным образом потому, что литий-железо-фосфатные батареи безопаснее и стабильнее.
Но не все. Есть еще известные компании, использующие тернарные батареи в качестве первого выбора для хранения энергии в домашних условиях. Так какой аккумулятор лучше выбрать?
История и состав литиевой батареи
Акира Йошино создал первый прототип литий-ионного аккумулятора в 1985 году на основе исследований Йошино, Гуденоу и Уиттингема, удостоенных Нобелевской премии. Команда Sony создала первый коммерческий литий-ионный аккумулятор в 1991 году.
Литиевую батарею можно условно разделить на четыре компонента. Эти четыре компонента - положительный электрод, отрицательный электрод, электролит и сепаратор. Они незаменимы в аккумуляторе. Без одного из них батарея не сможет функционировать. То, что мы называем батареей LFP и батареей NMC, относится к материалу положительного электрода.
Когда батарея заряжается, ионы лития перемещаются от катода к аноду через электролит и накапливаются в графитовой структуре. В процессе разряда ионы лития возвращаются к катоду, создавая электрический ток, который можно использовать для питания электронных устройств.
Что такое батарея LFP?
Материал катода: Материалом катода батареи LFP является LiFePO4
Материал отрицательного электрода: Отрицательный электрод обычно изготавливается из графита или твердого углерода.
Состав: Помимо материалов положительного и отрицательного электродов, батарея LFP также включает электролит, в котором соль лития растворена в органическом растворителе, и сепаратор, изолирующий положительный и отрицательный электроды.
Недавняя известность LFP-аккумуляторов связана в основном с активным развитием электромобилей, которые обладают отличным сроком службы и высокой мощностью. Главной привлекательной чертой этой батареи является ее стоимость, поскольку она состоит из очень распространенных материалов (богатых железом).
Что такое аккумулятор NMC?
Материал катода: Материал катода батареи NMC состоит из комбинированного оксида никеля (Ni), кобальта (Co) и марганца (Mn), обычно обозначаемого как LiNiMnCoO2 (NMC). Различные NMC-аккумуляторы имеют разные пропорции никеля, кобальта и марганца. К распространенным относятся NMC111, NMC622 и NMC811.
Материал отрицательного электрода: Отрицательный электрод также обычно изготавливается из графита или твердого углерода.
Состав: Подобно батарее LFP, батарея NMC также включает в себя электролит и сепаратор.
Батареи NMC также являются хорошим вариантом для замены свинцово-кислотных батарей и представляют собой хорошее сочетание энергии и мощности, но, как и многие другие литиевые химические элементы, требуют никеля и кобальта, которые являются относительно дорогими источниками, хотя они обеспечивают больше энергии, чем LFP, но срок службы также короче.
Батареи LFP & Обзор аккумуляторов NMC
| Аккумулятор LFP | Аккумулятор NMC | |
|---|---|---|
| Напряжения | Номинальное напряжение 3,20, 3,30 В; типичный рабочий диапазон 2,5-3,65 В/элемент | Номинальное напряжение 3,60 В, 3,70 В; типичный рабочий диапазон 3,0-4,2 В/элемент или выше |
| Удельная энергия (мощность) | 90-120 Втч/кг | 150-220 Втч/кг |
| Заряд (C-rate) | Типичная 1С, зарядка до 3,65 В; типичное время зарядки 3 ч. | 0,7-1C, заряжает до 4,20 В, некоторые до 4,30 В; типичный заряд 3 часа. Зарядный ток выше 1С сокращает срок службы аккумулятора. |
| Разрядка (C-rate) | 1С, 25С на некоторых ячейках; импульс 40 А (2 с); отсечка 2,50 В (ниже 2 В приводит к повреждению) | 1С; 2С возможно на некоторых ячейках; отсечка 2,50 В |
| Срок службы цикла | 2000 и выше (зависит от глубины разгрузки, температуры) | 1000-2000 (зависит от глубины разгрузки, температуры) |
| Термическое разрушение | 270°C (518°F) Очень безопасный аккумулятор даже при полном заряде | Типичная температура 210°C (410°F). Высокий заряд способствует тепловому выходу из строя |
| Стоимость | ~$200 за кВт/ч | ~$420 за кВт/ч |
В чем разница между батареями lfp и nmc
Химические материалы
LFP обычно считаются более безопасными, поскольку они более устойчивы к перезарядке и перегреву. Термическая стабильность соединений литий-железо-фосфат делает LFP-аккумуляторы менее склонными к тепловому разряду в экстремальных условиях.
Из-за более высокой доли никеля, используемого в NMC, батареи NMC более склонны к тепловому выходу из строя при перегреве, особенно при высоком уровне заряда. Техническая и химическая природа NMC приводит к повышению ее температуры во время использования и зарядки, что требует дополнительных мер по отводу тепла.
Кроме того, материалы в LFP-ячейках гораздо менее токсичны, чем в NMC-ячейках, что облегчает их переработку по окончании срока службы.
Однако вероятность возгорания между этими двумя батареями все равно очень мала, и нельзя сказать, какая батарея может гарантировать абсолютную безопасность. Важно выбрать батарею хорошего качества, правильно ее обслуживать и ремонтировать.
Продолжительность жизни
Легко заметить, что сохранение разрядной емкости аккумулятора LFP (синие точки данных) значительно превосходит таковое у аккумулятора NMC (представленного черными точками данных). Один цикл заряда/разряда. На рисунке видно, что NMC деградирует почти в два раза быстрее, чем элементы LFP, что демонстрирует превосходство общей производительности элементов LFP.
Поэтому они способны накапливать и отдавать больше энергии с течением времени, чем батареи NMC.
Дешевая, низкокачественная батарея LFP может прослужить не дольше, чем высококачественная батарея NMC. Все продукты в Pknergy изготовлены из Клетки LFP класса A, а 80DOD может достигать более 7 000 циклов.
Стоимость
Что касается сырья, то в батареях LFP положительный электрод состоит из литий-железо-фосфата (LiFePO4). Железо и фосфаты, используемые для изготовления катодов, более распространены и дешевы, чем некоторые материалы, используемые в батареях NMC, в основном кобальт.
Судя по текущей мировой политике, в Китае стало больше производителей LFP-аккумуляторов, что также привело к увеличению запасов LFP-аккумуляторов. По мере накопления технологий или аккумуляторов цены неизбежно станут еще ниже.
С точки зрения общего времени использования, NMC может иметь некоторые преимущества на ранних этапах покупки, но поскольку срок службы батареи LFP в 4-5 раз больше, чем у батареи NMC. В итоге победителем станет батарея LFP.
производительность
Энергетическая плотность NMC составляет около 250 Вт-ч/кг, а LFP - около 120-160 Вт-ч/кг.
Аккумуляторы NMC имеют более высокую плотность энергии, а значит, их физические размеры будут меньше, чем у LFP-аккумуляторов той же емкости. И тот же объем электроэнергии будет легче.
Среда использования
Хотя все литий-ионные аккумуляторы теряют емкость и мощность при низких температурах, аккумуляторы NMC выдерживают более низкие температуры лучше. Однако если ваша батарея установлена внутри, или в вашем регионе не наблюдается значительных перепадов температур, вам, вероятно, не стоит беспокоиться об этом.
В высокотемпературных средах LFP работает лучше и безопаснее, чем NMC-батареи, благодаря высокой химической стабильности.
Зарядка
LFP можно заряжать до 100% без сокращения срока службы батареи; а ячейки NMC, наоборот, следует ограничить до 80%, чтобы максимально продлить срок службы.
LFP меньше снижают производительность при высоких температурах и более высоких скоростях заряда/разряда, поэтому они лучше подходят для высокопроизводительного вождения и быстрой зарядки.
Выбор рынка
Видно, что в различных областях рынка между батареями LFP и NMC существуют очевидные различия. В автомобилях рынок больше озабочен весом батареи и ее устойчивостью к перепадам температур. Для хранения энергии в домашних условиях большинство людей выбирают LFP-аккумуляторы, и этот выбор основывается на сроке службы и безопасности.
Заключение
Мы рекомендуем выбирать батареи LFP при создании солнечных систем, исходя из вышеперечисленных причин. В первую очередь семьи обращают внимание на безопасность батареи, а затем на ее стоимость.
Как уже говорилось в статье выше, хотя первоначальная стоимость батареи LFP выше, чем у батареи NMC. Однако если рассматривать стоимость проекта через десять лет, то стоимость установки и трудозатраты, необходимые для каждой замены батареи NMC, будут выше, чем у батареи LFP.
В Pknergy вы можете получить и безопасность, и цену. Узнайте о наших Высококачественный и доступный домашний аккумулятор для хранения энергии сейчас.
RU 
EN 
FR 
ES 
DE 
IT 
PT 
ID 
SL 
KO 