Li-ion NMC vs Li-ion LiFePO4
Li-NMC (литий-никель-марганцево-кобальтовые) и LiFePO4 (литий-феррофосфатные) — звучат как два аккумулятора, которые должны быть более или менее одинаковыми, поскольку в них есть литий. Однако между этими двумя аккумуляторными технологиями существует огромная разница. Давайте подробнее сравним Li-NMC и LiFePO4 акумуляторы и вы узнаете, как работает каждая из двух аккумуляторных технологий при различных рабочих параметрах и какая из них для каких сфер использования больше подходит.
Выбор между Li-ion аккумуляторами LiFePO4 и Li-NMC
Какой аккумулятор станет лучшим выбором, варьируется в зависимости от требований к аккумуляторному источнику питания.
Li-NMC аккумуляторы мощные, компактные и популярны, потому что они вмещают много энергии в небольшой размер. Li-NMC аккумуляторы имеют высокую плотность энергии: могут хранить около 150 Втч электроэнергии в 1 кг аккумулятора. Это примерно в 1,5–3 раза больше, чем аккумуляторы LiFePO4. Li-Ion NMC аккумуляторы широко используются для электромобилей, электроники, смартфонов, планшетов, ноутбуков, портативных зарядных станций, дронов, тепловизоров, приборов ночного видения, медицинских приборов (дефибрилляторы, инфузионные насосы, мониторы пациента).
LiFePO4 аккумуляторы, которые в сравнении с Li-NMC отличаются более длительным сроком службы (количество циклов заряд/разряд), также используются для электромобилей, транспортных средств для отдыха (караваны, автодома, лодки), дронов, портативных зарядных станций, домашних систем хранения энергии, слуховых аппаратов, глюкометров и многих других устройств.
Технологии Li-NMC и LiFePO4 сегодня являются наиболее эффективными и в зависимости от задач вы можете принять более правильное решение о том, какой тип аккумулятора вам подходит.
В чем разница между Li-ion аккумуляторами NMC и LFP?
Литий-никелевые марганцево-кобальтовые аккумуляторы
В Li-NMC аккумуляторах в качестве катодного материала используется литий-никель-марганцево-кобальтовый оксид (LiNiMnCoO2).
Литий-ионные аккумуляторы отличаются от других литиевых аккумуляторов, таких как LiFePO4, свойствами катодных материалов.
Литий-феррофосфатные аккумуляторы
LiFePO4 аккумуляторы основаны на литии и используют литий-феррофосфат в качестве материала катода.
Каковы сходства между Li-ion LiFePO4 и Li-NMC аккумуляторами?
Химический состав аккумуляторов LiFePO4 и Li-NMC имеет много общих факторов. Во-первых, оба аккумулятора являются литий-ионными, а это означает, что поток ионов лития генерирует энергию, хранящуюся в каждом из них.
Хотя в обоих используются разные типы катодных материалов, анод всегда изготавливается на основе углерода, обычно графита. В остальном конструкция аккумуляторного блока также очень похожа.
Как сравнить LiFePO4 и Li-NMC?
Давайте рассмотрим различные факторы, влияющие на работу каждого аккумулятора, чтобы понять различия между этими двумя технологиями:
Плотность энергии
Плотность энергии аккумуляторной батареи также называется воплощенной энергией. Плотность энергии — это количество энергии, которую содержит батарея, по отношению к ее весу. Более высокая плотность энергии предпочтительна, потому что меньшая по размеру батарея высокой мощности может обеспечить более высокую выходную мощность.
Плотность энергии рассчитывается по формуле:
Плотность энергии = ватт-часы аккумулятора ÷ вес аккумулятора
Li-ion NMC аккумулятор
Самое лучшее в NMC — это их высокая плотность энергии. Как правило, энергия аккумулятора NMC составляет 150-200 Втч/кг.
Li-ion LiFePO4 акумулятор
Аккумуляторы LiFePO4 также имеют высокую плотность энергии, 100-150 Втч/кг.
Таким образом, Li-NMC аккумуляторы имеют лучшую плотность энергии, чем LiFePO4, что является оптимальным выбором для приложений, которым нужны небольшие батареи со средней мощностью.
Жизненный цикл и срок службы
Срок службы — это количество циклов зарядки-разрядки-зарядки, которое аккумулятор может выдержать без снижения производительности. Одиночный цикл зарядки — это когда аккумулятор полностью разряжается, а затем снова заряжается.
Более длительный срок службы указывает на лучший срок службы аккумулятора. Это важное соображение, поскольку оно напрямую отражает соотношение цены и качества.
Li-ion NMC аккумулятор
Ожидаемый срок службы NMC аккумулятора составляет около 2000-2500 циклов. Обеспечивает полную мощность в течение примерно 3-4 лет, но затем быстро выходит из строя.
Li-ion LiFePO4 аккумулятор
LiFePO4 имеет типичный срок службы около 5000 циклов. Работает оптимально в течение 7-10 лет, после чего происходит медленная деградация.
Таким образом, LiFePO4 технология обеспечивает значительно больший срок службы аккумулятора, чем NMC, и может работать в 2 раза дольше.
Глубина разряда
Глубина разряда — это уровень, до которого аккумулятор можно разрядить, не повредив его. Например, если аккумулятор имеет глубину разряда 80%, его состояние ухудшится, если он будет разряжен ниже 20%.
Следовательно, более высокая глубина разряда указывает на лучший рабочий диапазон аккумулятора.
Li-ion NMC аккумулятор
Аккумуляторы NMC, как и другие литий-ионные аккумуляторы, имеют глубину разряда в диапазоне от 80% до 90%. Это намного лучше по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами (50%).
Li-ion LiFePO4 аккумулятор
Глубина разряда типичноого LiFePO4 аккумулятора составляет поразительные 100%. Это означает, что вы можете использовать всю накопленную в аккумуляторе энергию, не беспокоясь о его повреждении.
Таким образом, оба аккумулятора поддерживают хорошую глубину разряда, но победителем являются LiFePO4 аккумуляторы. 100-процентная глубина разрядки также снижает необходимость контроля со стороны владельца.
Безопасность
Поскольку аккумулятор работает при высоком напряжении и может нагреваться до высокой температуры, безопасность имеет жизненно важное значение. Безопасность аккумулятора включает в себя как высокую термическую, так и химическую стабильность.
Li-ion NMC аккумулятор
Аккумуляторы NMC имеют стабильный химический состав. Однако химия аккумулятора приводит к выделению кислорода. Таким образом, неправильная конструкция или неправильное использование может привести к ее возгоранию или взрыву.
Li-ion LiFePO4 аккумулятор
LFP имеют стабильный химический состав и хорошо выдерживают высокие температуры. Они не перегреваются, поэтому о температурном пороге можно вообще не беспокоиться.
Кроме того, из LiFePO4 аккумуляторов не выделяется кислород. Так что можно не беспокоиться о воспламеняемости даже при высокой температуре.
Таким образом, LiFePO4 аккумуляторы снова выигрывают по критериям безопасности. Следует отметить, что все литиевые аккумуляторы имеют более высокую безопасность по сравнению со свинцово-кислотными батареями.
Скорость саморазряда
Даже когда аккумулятор не подает питание, внутренние химические реакции приводят к потере части накопленной энергии. Скорость саморазряда батареи — это процент от номинальной емкости, который разряжается, когда батарея не подключена к нагрузке.
Li-ion NMC аккумулятор
Аккумуляторы NMC имеют скорость саморазряда 4% в месяц. Это означает, что полностью заряженный NMC при надлежащих условиях хранения сохранит около 96% своего заряда через месяц.
Li-ion LiFePO4 аккумулятор
Скорость саморазряда LiFePO4 аккумулятора составляет всего 3% в месяц. Полностью заряженный аккумулятор в надлежащих условиях хранения сохранит 97% своего заряда через месяц.
Следовательно, оба аккумулятора имеют отличную скорость саморазряда, но LiFePO4 предлагает немного лучшую производительность.
Эксплуатация при минусовых температурах
Хотя высокие температуры опасны для аккумулятора, низкие температуры также препятствуют нормальной работе. При минусовых температурах аккумулятор часто перестает функционировать, так как внутри него не могут продолжаться необходимые химические реакции.
Li-ion NMC аккумулятор
Li-ion NMC аккумулятор плохо работает при отрицательных температурах. Он может перестать работать и больше не запустится, пока вы не найдете способ повысить его температуру.
Li-ion LiFePO4 аккумулятор
На химический состав LiFePO4 аккумуляторов влияют низкие температуры, как и на аккумуляторы NMC. Тем не менее, высококачественные LiFePO4, как правило, поставляются с системой управления.
Система управления аккумуляторами регулирует все жизненно важные параметры для оптимальной работы. Одним из преимуществ системы управления является то, что она может нагревать батарею при низких температурах, что приводит к бесперебойной работе.
Таким образом, производительность всех аккумуляторов семейства литий-ионных плохая при отрицательных температурах. Тем не менее, система управления аккумуляторов LiFePO4 делает их лучшим выбором для таких условий.
Тепловой разгон
Тепловой разгон происходит, когда химический состав аккумулятора становится неконтролируемым при высокой температуре. Это опасно не только для работы аккумуляторов, но и для безопасности окружающего имущества и людей.
Li-ion NMC аккумулятор
Семейство литий-ионных аккумуляторов известно своим тепловым разгоном. По сути, тепловой разгон является исключительным свойством аккумуляторов этого класса. При высоких температурах происходит перегрев, что может привести к их взрыву.
Li-ion LiFePO4 аккумулятор
Поскольку аккумуляторы LiFePO4 не перегреваются, отсутствует тепловой разгон. Даже при высоких температурах соединение литий-железо-фосфат стабильно, что исключает возможность теплового разгона.
Вердикт: сравнивая риск теплового разгона для Li-ion NMC и LiFePO4 аккумуляторов, LiFePO4 является явным победителем, поскольку устраняет любые опасения по поводу теплового разгона батареи.
Экологическая безопасность
Все больше людей и производителей переходят к зеленым инициативам, не оказывающим негативного воздействия на окружающую среду. Воздействие производства и использования аккумуляторов на окружающую среду является важным фактором, который необходимо учитывать.
Li-ion NMC аккумулятор
В NMC аккумуляторах в качестве материала катода используется кобальт, что представляет значительный риск для окружающей среды. Использование кобальтовых катодных материалов приводит к образованию токсичных паров в течение всего срока службы аккумулятора и даже после его утилизации.
Li-ion LiFePO4 аккумулятор
Аккумуляторы LiFePO4 не содержат кобальта, поэтому не оказывают никакого негативного воздействия на окружающую среду. На самом деле аккумуляторы LFP являются одной из самых экологически чистых аккумуляторных технологий.
Вердикт: LiFePO4 аккумулятор — лучший выбор для тех, кто учитывает экологический фактор. Кроме того, более длительный срок службы таких аккумуляторов означает, что требуется меньшее количество замен.
Стабильная подача питания и напряжения
Li-ion NMC аккумуляторы обеспечивают стабильную подачу питания с небольшим изменением выходного напряжения даже при разрядке батареи. Это делает их идеальными для приложений, где важна постоянная подача энергии, таких как медицинские устройства или электронные сигареты.
С точки зрения подачи напряжения литиевые NMC превосходят LiFePO4. Среднее выходное напряжение литиевого аккумулятора NMC составляет около 3,7 В по сравнению с 3,2 В для LiFePO4. Это более высокое напряжение делает литиевые аккумуляторы NMC более подходящими для приложений с высокой выходной мощностью, таких как электромобили.
LiFePO4 также обеспечивают стабильную подачу энергии, но их выходное напряжение может быстро падать по мере разрядки аккумулятора. Однако это снижение напряжения гораздо менее выражено, чем у других типов литий-ионных аккумуляторов, что делает LiFePO4 хорошим выбором для приложений, где важна стабильная подача энергии.
Вердикт: У Li-ion аккумуляторов NMC и LiFePO4 есть свои сильные и слабые стороны. Аккумуляторы NMC обеспечивают более высокую производительность, LiFePO4 жертвуют некоторой производительностью ради большего срока службы и безопасности. Выбор действительно зависит от ваших конкретных потребностей.
Ваш комментарий добавлен