Tekmovanje za baterije: Baterija LFP VS baterija NMC.
Katera je najboljša baterija za shranjevanje sončne energije?
Baterija LFP ali baterija NMC? Katera je najboljša izbira za izgradnjo sistema za shranjevanje sončne energije?
V zadnjih letih so sistemi za shranjevanje energije z litijevimi baterijami deležni velike pozornosti. Zaradi pomembnosti baterij za ljudi (shranjevanje energije in omogočanje njene uporabe v vsakem trenutku). Z nenehnimi raziskavami in razvojem je na voljo veliko možnosti izbire materialov za baterije.
Materiali za baterije so pomemben dejavnik, ki vpliva na njihovo zmogljivost, zato se ni mogoče izogniti medsebojnim primerjavam. V sistemih za shranjevanje energije se najpogosteje uporabljata litij-železo-fosfat (LFP) in nikelj-mangan-kobalt (NMC).
Vedno več podjetij začenja proizvajati baterije LFP, ki nadomeščajo baterije NMC za shranjevanje energije doma, predvsem zato, ker so litij-železo-fosfatne baterije varnejše in stabilnejše.
Vendar ne vsi. Še vedno obstajajo znana podjetja, ki uporabljajo ternarne baterije kot prvo izbiro za shranjevanje energije v gospodinjstvih. Katera baterija je primernejša?
Zgodovina in sestava litijeve baterije
Akira Yoshino je leta 1985 izdelal prvi prototip litij-ionske baterije na podlagi z Nobelovo nagrado nagrajene raziskave Yoshina, Goodenougha in Whittinghama. Ekipa podjetja Sony je leta 1991 izdelala prvo komercialno litij-ionsko baterijo.
Litijevo baterijo lahko v grobem razdelimo na štiri dele. Te štiri komponente so pozitivna elektroda, negativna elektroda, elektrolit in separator. V bateriji so nepogrešljivi. Brez ene od njih baterija ne more delovati. To, kar imenujemo baterija LFP in baterija NMC, se nanaša na material pozitivne elektrode.
Ko se baterija polni, se litijevi ioni prek elektrolita premikajo od katode do anode in se shranjujejo v strukturi grafita. Med praznjenjem se litijevi ioni premikajo nazaj v katodo in proizvajajo električni tok, ki se lahko uporablja za napajanje elektronskih naprav.
Kaj je baterija LFP?
Material katode: Katodni material baterije LFP je LiFePO4
Material negativne elektrode: V tem primeru je negativna elektroda običajno izdelana iz grafita ali trdega ogljika.
Sestava: Poleg pozitivne in negativne elektrode vsebuje baterija LFP tudi elektrolit, v katerem je litijeva sol raztopljena v organskem topilu, in separator, ki ločuje pozitivno in negativno elektrodo.
Nedavna slava baterij LFP je predvsem posledica živahnega razvoja električnih vozil, ki imajo odlično življenjsko dobo in visoko moč. Njena glavna privlačnost je cena, saj je sestavljena iz zelo običajnih materialov (bogatih z železom).
Kaj je baterija NMC?
Material katode: Katodni material baterije NMC je sestavljen iz kombiniranega oksida niklja (Ni), kobalta (Co) in mangana (Mn), običajno izraženega kot LiNiMnCoO2 (NMC). Različne baterije NMC imajo različna razmerja niklja, kobalta in mangana. Običajne so NMC111, NMC622 in NMC811.
Material negativne elektrode: Tudi negativna elektroda je običajno izdelana iz grafita ali trdega ogljika.
Sestava: Podobno kot baterije LFP tudi baterije NMC vključujejo elektrolite in separatorje.
Tudi baterije NMC so dobra možnost za zamenjavo svinčevih baterij in so dobra kombinacija energije in moči, vendar tako kot številne druge litijeve kemikalije zahtevajo nikelj in kobalt, ki sta razmeroma draga za pridobivanje, čeprav zagotavljajo več energije kot baterije LFP, vendar je njihova življenjska doba tudi krajša.
Baterije LFP & Pregled baterij NMC
| Baterija LFP | Baterija NMC | |
|---|---|---|
| Napetosti | 3,20, 3,30 V nominalno; tipično območje delovanja 2,5-3,65 V/celico | 3,60 V, 3,70 V nominalno; tipično območje delovanja 3,0-4,2 V/celico ali več |
| Specifična energija (zmogljivost) | 90-120Wh/kg | 150-220Wh/kg |
| Stroški (stopnja C) | 1C tipično, polnjenje do 3,65 V; tipičen čas polnjenja 3 h | 0,7-1C, napolni se do 4,20 V, nekateri do 4,30 V; tipično polnjenje 3 h. Polnilni tok nad 1C skrajša življenjsko dobo baterije. |
| Razrešnica (stopnja C) | 1C, 25C pri nekaterih celicah; 40A impulz (2s); 2,50V izklop (manj kot 2V povzroči poškodbe) | 1C; pri nekaterih celicah je možen 2C; 2,50 V izklop |
| Življenjski cikel | 2000 in več (odvisno od globine izpusta, temperature) | 1000-2000 (odvisno od globine izpusta in temperature) |
| Toplotno izčrpavanje | 270°C (518°F) Zelo varna baterija, tudi če je popolnoma napolnjena | Tipično 210 °C (410 °F). Visoka polnitev spodbuja toplotno izčrpavanje |
| Stroški | ~$200 na kWh | ~$420 na kWh |
Kakšna je razlika med baterijo lfp in nmc
Kemični materiali
Na splošno veljajo za varnejše, saj so bolj odporni na prekomerno polnjenje in pregrevanje. Zaradi toplotne stabilnosti litij-železo-fosfatnih spojin je pri baterijah LFP manjša verjetnost, da bi v ekstremnih razmerah prišlo do toplotnega ugašanja.
Zaradi večjega deleža niklja, ki se uporablja v NMC, so baterije NMC pri pregrevanju bolj nagnjene k toplotnemu pobegu, zlasti pri visokem stanju napolnjenosti. Zaradi tehnične in kemične narave NMC se njena temperatura med uporabo in polnjenjem poveča, kar zahteva dodatne ukrepe za odvajanje toplote.
Poleg tega so materiali v celicah LFP veliko manj strupeni kot v celicah NMC, zato jih je po koncu življenjske dobe lažje reciklirati.
Vendar je verjetnost požara med tema dvema baterijama še vedno zelo majhna in ni rečeno, katera baterija lahko zagotavlja popolno varnost. Pomembno je, da izberete kakovostno baterijo ter jo pravilno vzdržujete in popravljate.
Življenjska doba
Zlahka lahko vidite, da ohranitev zmogljivosti baterije LFP (modre podatkovne točke) daleč presega zmogljivost baterije NMC (predstavljene s črnimi podatkovnimi točkami). En cikel polnjenja/praznjenja. Slika kaže, da se NMC razgradi skoraj dvakrat hitreje kot celice LFP, kar dokazuje boljšo splošno zmogljivost celic LFP.
Zato lahko shranijo in sproščajo več energije kot baterije NMC.
Poceni nizkokakovostna baterija LFP morda ne bo zdržala dlje kot visokokakovostna baterija NMC. Vsi izdelki v Pknergyju so izdelani iz celice LFP razreda Ain 80DOD lahko doseže več kot 7000 ciklov.
Stroški
Glede surovin ima baterija LFP pozitivno elektrodo iz litijevega železovega fosfata (LiFePO4). Železo in fosfati, ki se uporabljajo za izdelavo katod, so bolj razširjeni in cenejši kot nekateri materiali, ki se uporabljajo v bateriji NMC, predvsem kobalt.
Sodeč po trenutnih svetovnih politikah ima Kitajska več proizvajalcev baterij LFP, kar je povzročilo tudi povečanje zalog baterij LFP. S kopičenjem tehnologije ali baterij bodo cene neizogibno še nižje.
Z vidika celotnega časa uporabe ima lahko NMC v zgodnjih fazah nakupa nekaj prednosti, vendar je življenjska doba baterije LFP 4- do 5-krat daljša od življenjske dobe baterije NMC. Končni zmagovalec bo baterija LFP.
delovanje
Energijska gostota NMC je približno 250 Wh/kg, LFP pa približno 120-160 Wh/kg.
Baterije NMC imajo večjo energijsko gostoto, kar pomeni, da je njihova fizična velikost manjša od baterij LFP z enako zmogljivostjo. Pri enaki količini električne energije pa bo lažja.
Okolje uporabe
Medtem ko se pri vseh litij-ionskih baterijah zmogljivost in moč pri nizkih temperaturah zmanjšata, baterija NMC bolje prenaša nižje temperature. Če pa je baterija nameščena v notranjosti ali če na vašem območju ni večjih temperaturnih ekstremov, vam verjetno ni treba skrbeti za to.
V visokotemperaturnih okoljih je baterija LFP zaradi svoje visoke kemijske stabilnosti boljša in varnejša od baterije NMC.
Polnjenje
LFP lahko napolnite do 100%, ne da bi skrajšali življenjsko dobo baterije; nasprotno, celice NMC je treba omejiti na 80%, da bi povečali življenjsko dobo.
Pri LFP se pri višjih temperaturah in hitrejšem polnjenju/praznjenju zmogljivost manj poslabša, zato so primernejši za vožnjo z visoko zmogljivostjo in hitro polnjenje.
Izbira trga
Opaziti je, da bodo na različnih tržnih območjih očitne razlike med baterijo LFP in baterijo NMC. Pri avtomobilih je trg bolj zaskrbljen zaradi teže baterije in njene temperaturne tolerance. Pri shranjevanju energije v gospodinjstvih večina ljudi izbere baterijo LFP, ki temelji na življenjski dobi baterije in varnosti.
Zaključek
Zaradi zgoraj navedenih razlogov priporočamo, da pri gradnji solarnih sistemov izberete baterijo LFP. Družine najprej upoštevajo varnostno učinkovitost baterije, nato pa še ceno.
Kot je navedeno v zgornjem članku, so začetni stroški baterije LFP sicer višji od stroškov baterije NMC. Če pa se stroški projekta obravnavajo v desetih letih, bodo stroški namestitve in stroški dela, potrebni za vsako zamenjavo baterije NMC, višji od stroškov baterije LFP.
V podjetju Pknergy vam zagotavljamo varnost in ceno. Spoznajte naše storitve visokokakovostna in cenovno dostopna baterija za shranjevanje energije za domačo rabo zdaj.
SL 
EN 
ES 
DE 
PT 
AR 
KU 
ID 
RU 
KO 
FR 
IT 
BG 
NL 
CS 