Li-ion NCM чи LiFePO4
Li-NMC (літій-нікель-марганцево-кобальтові) та LiFePO4 (літій-залізо-фосфатні) — звучать як два акумулятори, які мають бути більш менш однаковими, оскільки в них є літій. Однак між цими двома акумуляторними технологіями існує величезна різниця. Давайте докладніше порівняємо Li-NMC і LiFePO4 акумулятори і ви дізнаєтеся, як працює кожна з двох акумуляторних технологій при різних робочих параметрах і яка вам більше підходить.
У чому різниця між літієвими акумуляторами NMC та LFP?
Літій-нікелеві марганцево-кобальтові акумулятори
В Li-NMC акумуляторах як катодний матеріал використовується літій-нікель-марганцево-кобальтовий оксид (LiNiMnCoO2).
Літій-іонні акумулятори відрізняються від інших літієвих акумуляторів, таких як LiFePO4, властивостями катодних матеріалів.
Літій-ферофосфатні акумулятори
LiFePO4 акумулятори засновані на літії і використовують літій-ферофосфат як матеріал катода.
Які подібності між LiFePO4 та Li-NMC акумуляторами?
Хімічний склад акумуляторів LiFePO4 та Li-NMC має багато загальних факторів. По-перше, обидва акумулятори є літій-іонними, а це означає, що потік іонів літію генерує енергію, що зберігається в кожному з них.
Хоча в обох використовують різні типи катодних матеріалів, анод завжди виготовляється на основі вуглецю, зазвичай графіту. В іншому конструкція акумуляторного блоку також дуже схожа.
Як порівняти LiFePO4 та Li-NMC?
Давайте розглянемо різні фактори, що впливають на роботу кожного акумулятора, щоб зрозуміти різницю між цими двома технологіями:
Щільність енергії
Щільність енергії акумуляторної батареї також називається втіленою енергією. Щільність енергії — це кількість енергії, яку містить батарея щодо її ваги. Більш висока щільність енергії є кращою, тому що менша за розміром батарея високої потужності може забезпечити більш високу вихідну потужність.
Щільність енергії розраховується за такою формулою:
Щільність енергії = ват-годинник акумулятора ÷ вага акумулятора
Li-ion NMC акумулятор
Найкраще в NMC – це їхня висока щільність енергії. Як правило, енергія акумулятора NMC становить 150-200 Втч/кг.
LiFePO4 акумулятор
Акумулятори LiFePO4 також мають високу густину енергії, 100-150 Втч/кг.
Таким чином, Li-NMC акумулятори мають кращу щільність енергії ніж LiFePO4, що є оптимальним вибором для додатків, яким потрібні невеликі батареї із середньою потужністю.
Життєвий цикл та термін служби
Термін служби — це кількість циклів заряджання-заряджання, яке акумулятор може витримати без зниження продуктивності. Одиночний цикл заряджання — коли акумулятор повністю розряджається, а потім знову заряджається.
Більш тривалий термін служби вказує на найкращий термін служби акумулятора. Це важливе міркування, оскільки воно безпосередньо відбиває співвідношення ціни та якості.
Li-ion NMC акумулятор
Очікуваний термін служби акумулятора NMC становить близько 2000-2500 циклів. Забезпечує повну потужність протягом 3-4 років, але потім швидко виходить з ладу.
LiFePO4 акумулятор
LiFePO4 має типовий термін служби близько 5000 циклів. Працює оптимально протягом 7-10 років, після чого відбувається повільна деградація.
Таким чином, LiFePO4 технологія забезпечує значно більший термін служби акумулятора ніж NMC, і може працювати в 2 рази довше.
Глибина розряду
Глибина розряду — це рівень, до якого можна розрядити акумулятор, не пошкодивши його. Наприклад, якщо акумулятор має глибину розряду 80%, його стан погіршиться, якщо він розрядиться нижче 20%.
Отже, більша глибина розряду вказує на найкращий робочий діапазон акумулятора.
Li-ion NMC акумулятор
Акумулятори NMC, як і інші літій-іонні акумулятори, мають глибину розряду в діапазоні від 80 до 90%. Це набагато краще, порівняно зі свинцево-кислотними акумуляторами (50%).
LiFePO4 акумулятор
Глибина розряду типового LiFePO4 акумулятора становить разючі 100%. Це означає, що ви можете використовувати всю накопичену в акумуляторі енергію, не переймаючись його пошкодженням.
Таким чином, обидва акумулятори підтримують хорошу глибину розряду, але переможцем є LiFePO4 акумулятори. 100% глибина розрядки також знижує необхідність контролю з боку власника.
Безпека
Оскільки акумулятор працює при високій напрузі та може нагріватися до високої температури, безпека має життєво важливе значення. Безпека акумулятора включає як високу термічну, так і хімічну стабільність.
Li-ion NMC акумулятор
Акумулятори NMC мають стійкий хімічний склад. Однак хімія акумулятора призводить до виділення кисню. Таким чином, неправильна конструкція або неправильне використання може призвести до пожежі або вибуху.
LiFePO4 акумулятор
LFP мають стабільний хімічний склад та добре витримують високі температури. Вони не перегріваються, тому про температурний поріг можна взагалі не турбуватися.
Крім того, з LiFePO4 акумуляторів не виділяється кисень. Так що можна не турбуватися про займистість навіть при високій температурі.
Таким чином, LiFePO4 акумулятори знову виграють за критеріями безпеки. Слід зазначити, що всі літієві акумулятори мають більш високу безпеку, порівняно зі свинцево-кислотними батареями.
Швидкість саморозряду
Навіть коли акумулятор не подає живлення, внутрішні хімічні реакції призводять до втрати частини накопиченої енергії. Швидкість саморозряду батареї – це відсоток від номінальної ємності, що розряджається, коли батарея не підключена до навантаження.
Li-ion NMC акумулятор
Акумулятори NMC мають швидкість саморозряду 4% на місяць. Це означає, що повністю заряджений NMC за належних умов зберігання збереже близько 96% свого заряду за місяць.
LiFePO4 акумулятор
Швидкість саморозряду LiFePO4 акумулятора становить лише 3% на місяць. Повністю заряджений акумулятор у належних умовах зберігання збереже 97% свого заряду за місяць.
Отже, обидва акумулятори мають відмінну швидкість саморозряду, але LiFePO4 пропонує трохи кращу продуктивність.
Експлуатація при мінусових температурах
Хоча високі температури небезпечні для акумулятора, низькі температури також перешкоджають нормальній роботі. При мінусових температурах акумулятор часто перестає функціонувати, оскільки всередині нього не можуть продовжуватись необхідні хімічні реакції.
Li-ion NMC акумулятор
Li-ion NMC акумулятор погано працює за негативних температур. Він може перестати працювати і більше не запуститься, доки ви не знайдете спосіб підвищити його температуру.
LiFePO4 акумулятор
На хімічний склад LiFePO4 акумуляторів впливають низькі температури, як і акумулятори NMC. Тим не менш, високоякісні LiFePO4, як правило, поставляються із системою управління.
Система керування акумуляторами регулює всі важливі параметри для оптимальної роботи. Однією з переваг системи управління є те, що вона може нагрівати батарею за низьких температур, що призводить до безперебійної роботи.
Таким чином, продуктивність всіх акумуляторів сімейства літій-іонних погана при негативних температурах. Тим не менш, система керування акумуляторів LiFePO4 робить їх найкращим вибором для таких умов.
Тепловий розгін
Тепловий розгін відбувається, коли хімічний склад акумулятора стає неконтрольованим за високої температури. Це небезпечно не тільки для роботи акумуляторів, але і для безпеки навколишнього майна та людей.
Li-ion NMC акумулятор
Сімейство літій-іонних акумуляторів відоме своїм тепловим розгоном. По суті тепловий розгін є винятковою властивістю акумуляторів цього класу. При високих температурах відбувається перегрів, що може призвести до вибуху.
LiFePO4 акумулятор
Оскільки акумулятори LiFePO4 не перегріваються, відсутній тепловий розгін. Навіть за високих температур з’єднання літій-залізо-фосфат стабільне, що виключає можливість теплового розгону.
Вердикт: порівнюючи ризик теплового розгону для Li-ion NMC та LiFePO4 акумуляторів, LiFePO4 є явним переможцем, оскільки усуває будь-які побоювання щодо теплового розгону батареї.
Екологічна безпека
Все більше людей і виробників переходять до зелених ініціатив, які не впливають на навколишнє середовище. Вплив виробництва та використання акумуляторів на довкілля є важливим фактором, який необхідно враховувати.
Li-ion NMC акумулятор
В NMC акумуляторах як матеріал катода використовується кобальт, що становить значний ризик для навколишнього середовища. Використання кобальтових катодних матеріалів призводить до утворення токсичних пар протягом усього терміну служби акумулятора і навіть після його утилізації.
LiFePO4 акумулятор
Акумулятори LiFePO4 не містять кобальту, тому не впливають на навколишнє середовище. Насправді акумулятори LFP є однією з екологічно чистих акумуляторних технологій.
Вердикт: LiFePO4 акумулятор – найкращий вибір для тих, хто враховує екологічний фактор. Крім того, триваліший термін служби таких акумуляторів означає, що потрібна менша кількість замін.
Стабільна подача живлення та напруги
Li-ion NMC акумулятори забезпечують стабільну подачу живлення з невеликою зміною вихідної напруги навіть при розрядженні батареї. Це робить їх ідеальними для програм, де важлива постійна подача енергії, таких як медичні пристрої або електронні сигарети.
З погляду подачі напруги літієві NMC перевершують LiFePO4. Середня вихідна напруга літієвого акумулятора NMC становить близько 3,7 В порівняно з 3,2 В для LiFePO4. Це більш висока напруга робить літієві акумулятори NMC більш придатними для програм з високою вихідною потужністю, таких як електромобілі.
LiFePO4 також забезпечують стабільну подачу енергії, але їхня вихідна напруга може швидко падати в міру розрядки акумулятора. Однак це зниження напруги набагато менш виражене, ніж у інших типів літій-іонних акумуляторів, що робить LiFePO4 хорошим вибором для додатків, де важлива стабільна подача енергії.
Вердикт: LiFePO4 акумулятор – явний лідер зі стабільності. Однак літієві акумулятори NMC можуть бути найкращим варіантом, якщо вам потрібна висока вихідна потужність.
Вибір між LiFePO4 та Li-NMC акумуляторами
В цілому, враховуючи всі перераховані вище фактори, LiFePO4 є кращим вибором зі значним відривом. Однак, який акумулятор стане для вас найкращим вибором, може змінюватись залежно від ваших вимог до акумуляторного джерела живлення.
Для додатків, де простір є основною проблемою, NMC акумулятори вигідні через їхню високу щільність енергії. Таким чином, NMC є найкращим вибором для таких програм, як електроніка, мобільні телефони, ноутбуки і т.д.
У випадку додатків, які потребують високої продуктивності, кращого зберігання акумулятора, тривалого терміну служби, термостабільності або вищої якості, LiFePO4 є найкращим варіантом. Акумулятори LiFePO4 широко використовуються в електромобілях, сонячних батареях, транспортних засобах для відпочинку, таких як каравани, автобудинки, човни та подібні пристрої.
Підсумуємо, технології Li-NMC і LiFePO4 сьогодні є найбільш ефективними і в залежності від завдань ви можете прийняти правильніше рішення про те, який тип акумулятора вам підходить.
LiFePO4 краще, ніж Li-NMC?
Так. LiFePO4 акумулятор загалом є кращим вибором, ніж акумулятор Li-NMC. Він не тільки забезпечує більш високе співвідношення ціни та якості, але також має більшу стабільність, більш тривалий термін служби та безпечний для навколишнього середовища.