Perbandingan NMC / NCA Lithium ion Battery dan LFP Baterai
| Jerry Huang
Saat ini, ada dua teknologi baterai utama di pasar untuk kendaraan semua-listrik, baterai lithium iron phosphate (LFP) dan baterai lithium NMC/NCA. Kedua jenis baterai ini bersaing di banyak bidang/skenario aplikasi, dan bidang persaingan terberat adalah di industri kendaraan listrik, yang mengkonsumsi baterai lithium paling banyak di China.
Sudah lama ada perbandingan antara kedua jenis baterai lithium-ion ini. Perbandingan efektivitas biaya dapat dengan mudah dilakukan dengan membandingkan harga dan masukan pasar dari EV yang menggunakan baterai di atas. Tetapi untuk kinerja baterai, mari kita lihat beberapa detail baterai NMC/NCA dan baterai LFP dengan mengatur kondisi, mengamati data eksperimen untuk pemahaman yang lebih baik.
Menurut percobaan dari laboratorium baterai, produsen kendaraan listrik, dan produsen baterai lithium-ion, meskipun setiap pengujian mungkin memiliki data yang berbeda, kesimpulan dari kelebihan dan kekurangannya cenderung jelas. Lebih penting lagi, pasar telah membuat pilihannya sendiri dan masih berlangsung.
Kepadatan energi ---- Pada teknologi saat ini, kepadatan energi baterai lithium NMC sel tunggal komersial adalah sekitar 230 ~ 250Wh / kg, dan baterai Panasonic NCA mendapatkannya sekitar 322Wh / kg; sementara kepadatan energi baterai lithium LFP pada dasarnya berkisar sekitar 130~160Wh/kg pada tahun 2020, beberapa mungkin mendekati 190Wh/kg, tetapi sangat sulit untuk melebihi 200Wh/kg (Gotion High-Tech mendapatkannya lebih tinggi dari itu di laboratorium tahun ini). Baterai NCA/NMC sebagian besar diterapkan pada mobil yang mengkonsumsi lebih sedikit daya dan mendukung kecepatan cepat dan jarak jauh. Secara teoritis, mobil yang menggunakan baterai lithium NCA dapat berjalan lebih jauh daripada mobil yang menggunakan jumlah baterai LFP yang sama; dan kendaraan LFP lebih disukai untuk menjadi bus kota saat ini, karena jangkauannya tidak panjang, dan dapat diisi dalam jarak pendek di kota-kota, di mana banyak tumpukan pengisian dapat dengan mudah dibangun.
Pendudukan ruang ---- Pilih BYD jika Anda ingin bus dan Tesla untuk mobil. Diuntungkan dari kepadatan energi yang lebih tinggi, satu sel baterai NMC/NCA dapat menghemat setengah ruang daripada baterai LFP, yang sangat penting untuk mobil dengan ruang terbatas. Jadi kita bisa melihatnya di pasar komersial, Tesla fokus pada baterai NMC/NCA, dan BYD memproduksi baterai LFP. Jadi ada pepatah di pasar EV China, "Pilih BYD jika Anda ingin bus dan Tesla untuk mobil". Sementara tahun ini di bulan Maret 2020, BYD mengumumkan paket baterai LFP baru mereka yang menghemat ruang 50% dari paket sebelumnya, dan mendapatkan penjualan positif dengan sedan Han EV mereka yang dipasang dengan Baterai Blade. Pada saat yang sama, Tesla juga meluncurkan Model 3 baru mereka yang ditenagai oleh baterai LFP dari CATL.
Keselamatan---- Yang terpenting, alasan memilih baterai LFP untuk bus kota adalah perhatian utama keselamatan. Ada banyak kecelakaan kebakaran dengan mobil Tesla dari konsumen sejak Tesla Model S dibawa ke pasar, meskipun alasan langsung kebakaran mungkin berbeda. Salah satu alasannya adalah paket baterai Tesla terdiri dari lebih dari 7.000 unit baterai lithium Panasonic / Tesla NCA. Jika unit-unit ini atau seluruh baterai memiliki korsleting internal, mereka dapat menghasilkan api terbuka bahkan api besar, terutama dalam kecelakaan mobil; alhamdulillah membaik. Sementara bahan LFP kemungkinan besar tidak akan terbakar saat terjadi korsleting, dan ketahanan suhunya yang tinggi jauh lebih baik daripada baterai lithium NCA/NMC.
Tahan suhu rendah & suhu tinggi ---- Baterai lithium iron phosphate (LFP) memiliki kinerja yang lebih baik untuk ketahanan suhu tinggi, sementara NCA/NMC lebih baik untuk ketahanan suhu rendah. Mari saya perkenalkan satu contoh. Pada suhu -20℃, baterai lithium NMC dapat melepaskan 70,14% dari kapasitasnya; sedangkan baterai lithium iron phosphate (LFP) hanya bisa melepaskan 54,94%. Dataran tegangan pelepasan baterai lithium NMC jauh lebih tinggi, dan itu dimulai lebih awal dari baterai LFP pada suhu rendah. Oleh karena itu, baterai NMC adalah pilihan yang lebih baik untuk aplikasi pada suhu rendah.
Efisiensi pengisian daya ---- Efisiensi pengisian baterai lithium NMC/NCA lebih tinggi daripada baterai LFP. Pengisian baterai lithium mengadopsi metode kontrol arus dan kontrol tegangan. Artinya, pengisian arus konstan diterapkan terlebih dahulu, ketika efisiensi arus dan pengisian relatif tinggi. Setelah baterai lithium mencapai tegangan tertentu, pengisi daya beralih ke tahap kedua pengisian tegangan konstan, pada periode ini arus dan efisiensi pengisian rendah. Untuk mengukur efisiensi pengisian baterai lithium, kami menggunakan rasio antara kapasitas pengisian arus konstan dan kapasitas penuhnya, yang disebut "rasio arus konstan". Data eksperimen pada rasio arus konstan menunjukkan bahwa ada sedikit perbedaan antara baterai NMC/NCA dan LFP yang mengisinya pada suhu lebih rendah dari 10℃, tetapi cukup berbeda pada suhu yang lebih tinggi dari itu. Berikut adalah contoh, ketika kita mengisinya pada 20℃, rasio arus konstan baterai lithium NMC adalah 52,75%, yang lima kali lipat dari baterai lithium iron phosphate (LFP) (10,08%).
Siklus hidup ---- Siklus hidup baterai lithium iron phosphate (LFP) lebih baik daripada baterai lithium NMC/NCA. Kehidupan teoritis baterai lithium NMC adalah 2000 siklus, tetapi kapasitasnya memudar dengan cepat untuk mempertahankan 60% saat menjalankan 1000 siklus; bahkan baterai Tesla NCA yang paling terkenal hanya dapat mempertahankan 70% dari kapasitasnya setelah 3000 siklus, sedangkan baterai lithium iron phosphate (LFP) akan tetap 80% setelah 3000 siklus.
Perbandingan di atas memberikan gambaran kasar tentang kelebihan dan kekurangan baterai NMC/NCA dan baterai LFP. Baterai lithium LFP aman, dengan siklus hidup yang panjang dan ketahanan yang baik terhadap suhu tinggi; dan baterai lithium NMC/NCA memiliki kepadatan energi yang tinggi, ringan, efisien dalam pengisian daya, dengan ketahanan yang baik terhadap suhu rendah. Perbedaan ini menjadikan mereka dua pilihan utama di pasar untuk beragam aplikasi.
Saat ini produsen baterai NMC (jenis kaya Ni) dan NCA memilih kelas baterai lithium hidroksida monohidrat sebagai sumber lithium untuk bahan katoda. Produksi baterai LFP dengan metode hidrotermal juga menggunakan lithium hidroksida, meskipun sebagian besar produsen baterai LFP memilih lithium karbonat. Berikut adalah gambar konsumsi lithium hidroksida di pasar China pada tahun 2018, untuk referensi Anda. 