Perbandingan NMC / NCA Lithium ion bateri dan LFP Battery
| Jerry Huang
Pada masa ini, terdapat dua teknologi bateri arus perdana dalam pasaran untuk kenderaan semua elektrik, bateri lithium iron phosphate (LFP) dan bateri litium NMC/NCA. Kedua-dua jenis bateri ini bersaing dalam banyak bidang/senario aplikasi, dan medan persaingan paling sukar ialah dalam industri kenderaan elektrik, yang menggunakan jumlah terbesar bateri litium di China.
Terdapat perbandingan lama antara kedua-dua jenis bateri litium-ion ini. Perbandingan keberkesanan kos boleh dibuat dengan mudah dengan membandingkan harga dan maklum balas pasaran EV menggunakan bateri di atas. Tetapi untuk prestasi bateri, mari kita lihat beberapa butiran bateri NMC/NCA dan bateri LFP dengan menetapkan keadaan, memerhati data percubaan mereka untuk pemahaman yang lebih baik.
Menurut eksperimen dari makmal bateri, pengeluar kenderaan elektrik, dan pengeluar bateri litium-ion, walaupun setiap ujian mungkin mempunyai data yang berbeza secara halus, kesimpulan kelebihan dan kekurangannya cenderung jelas. Lebih penting, pasaran telah membuat pilihan sendiri dan ia masih diteruskan.
Ketumpatan tenaga----Atas teknologi semasa, ketumpatan tenaga bateri litium NMC sel tunggal komersial adalah sekitar 230~250Wh/kg, dan bateri Panasonic NCA memperolehnya kira-kira 322Wh/kg; manakala ketumpatan tenaga bateri litium LFP pada asasnya berlegar sekitar 130~160Wh/kg pada tahun 2020, sesetengah mungkin mencapai hampir 190Wh/kg, tetapi amat sukar untuknya melebihi 200Wh/kg (Gotion High-Tech menjadikannya lebih tinggi daripada itu dalam makmal tahun ini). Bateri NCA/NMC digunakan kebanyakannya pada kereta yang menggunakan kuasa yang lebih sedikit dan memihak kepada kelajuan pantas dan jarak jauh. Secara teorinya, kereta yang menggunakan bateri litium NCA boleh berjalan lebih jauh daripada yang menggunakan bilangan bateri LFP yang sama; dan kenderaan LFP lebih baik dipilih untuk menjadi bas bandar pada masa ini, kerana jaraknya tidak panjang, dan ia boleh dicas dalam jarak yang singkat di bandar, di mana banyak cerucuk pengecasan boleh dibina dengan mudah.
Pendudukan angkasa----Pilih BYD jika anda mahukan bas dan Tesla untuk kereta. Mendapat manfaat daripada ketumpatan tenaga yang lebih tinggi, sel bateri NMC/NCA tunggal boleh menjimatkan separuh daripada ruang daripada bateri LFP, yang sangat penting untuk kereta dengan ruang terhad. Jadi kita dapat melihatnya di pasaran komersial, Tesla memfokuskan pada bateri NMC/NCA, dan BYD menghasilkan bateri LFP. Jadi ada pepatah dalam pasaran EV China, "Pilih BYD jika anda mahu bas dan Tesla untuk kereta". Sementara tahun ini pada Mac 2020, BYD mengumumkan pek bateri LFP baharu mereka yang menjimatkan 50% ruang pek terdahulu mereka, dan mendapat jualan positif dengan sedan Han EV mereka dipasang dengan Bateri Blade. Pada masa yang sama, Tesla memperkenalkan Model 3 baharu mereka yang dikuasakan oleh bateri LFP daripada CATL juga.
Keselamatan ----Paling penting daripada semua, sebab untuk memilih bateri LFP untuk bas bandar adalah kebimbangan penting keselamatan. Terdapat banyak kemalangan kebakaran dengan kereta Tesla daripada pengguna sejak Tesla Model S dibawa ke pasaran, walaupun sebab langsung kebakaran mungkin berbeza. Satu sebab ialah pek bateri Tesla terdiri daripada lebih daripada 7,000 unit bateri litium Panasonic / Tesla NCA. Jika unit ini atau keseluruhan pek bateri mempunyai litar pintas dalaman, ia boleh menghasilkan api terbuka walaupun kebakaran besar, terutamanya dalam kemalangan kereta; alhamdulillah semakin bertambah baik. Walaupun bahan LFP akan kurang berkemungkinan terbakar apabila berhadapan dengan litar pintas, dan rintangan suhu tingginya jauh lebih baik daripada bateri litium NCA/NMC.
Rintangan suhu rendah & suhu tinggi----Bateri lithium iron phosphate (LFP) mempunyai prestasi yang lebih baik untuk rintangan suhu tinggi, manakala NCA/NMC lebih baik untuk rintangan suhu rendah. Biar saya perkenalkan satu contoh. Pada suhu -20 ℃, bateri litium NMC boleh melepaskan 70.14% daripada kapasitinya; manakala bateri lithium iron phosphate (LFP) hanya boleh mengeluarkan 54.94%. Dataran tinggi voltan nyahcas bateri litium NMC jauh lebih tinggi, dan ia bermula lebih awal daripada bateri LFP pada suhu rendah. Oleh itu, bateri NMC adalah pilihan yang lebih baik untuk aplikasi pada suhu rendah.
Kecekapan pengecasan----Kecekapan pengecasan bateri litium NMC/NCA adalah lebih tinggi daripada bateri LFP. Pengecasan bateri litium menggunakan kaedah kawalan arus dan kawalan voltan. Iaitu, pengecasan arus malar digunakan terlebih dahulu, apabila kecekapan arus dan pengecasan adalah agak tinggi. Selepas bateri litium mencapai voltan tertentu, pengecas semula beralih ke peringkat kedua pengecasan voltan malar, pada tempoh ini kecekapan arus dan pengecasan adalah rendah. Untuk mengukur kecekapan pengecasan bateri litium, kami menggunakan nisbah antara kapasiti pengecasan arus malar dan kapasiti penuhnya, yang dipanggil "nisbah arus malar". Data percubaan pada nisbah arus malar menunjukkan bahawa terdapat sedikit perbezaan antara bateri NMC/NCA dan LFP yang mengecasnya pada suhu yang lebih rendah daripada 10 ℃, tetapi ia agak berbeza pada suhu yang lebih tinggi daripada itu. Berikut ialah contoh, apabila kita mengecasnya pada 20 ℃, nisbah arus malar bagi bateri litium NMC ialah 52.75%, iaitu lima kali ganda daripada bateri litium besi fosfat (LFP) (10.08 %).
Hayat kitaran----Hayat kitaran bateri lithium iron phosphate (LFP) adalah lebih baik daripada bateri litium NMC/NCA. Hayat teori bateri litium NMC ialah 2000 kitaran, tetapi kapasitinya pudar dengan cepat untuk mengekalkan 60% apabila ia menjalankan 1000 kitaran; malah bateri Tesla NCA yang paling terkenal hanya boleh mengekalkan 70% daripada kapasitinya selepas 3000 kitaran, manakala bateri lithium iron phosphate (LFP) akan kekal 80% selepas 3000 kitaran.
Perbandingan di atas memberikan gambaran kasar tentang kelebihan dan kekurangan bateri NMC/NCA dan bateri LFP. Bateri litium LFP adalah selamat, dengan hayat kitaran yang panjang dan rintangan yang baik terhadap suhu tinggi; dan bateri litium NMC/NCA tinggi dalam ketumpatan tenaga, ringan, cekap dalam pengecasan, dengan rintangan yang baik terhadap suhu rendah. Perbezaan ini menjadikan mereka dua pilihan utama dalam pasaran untuk pelbagai aplikasi.
Pada masa kini, pengeluar bateri NMC(jenis kaya Ni) dan NCA memilih gred bateri litium hidroksida monohidrat sebagai sumber litium untuk bahan katod. Pengeluaran bateri LFP melalui kaedah hidroterma juga menggunakan litium hidroksida, walaupun kebanyakan pengeluar bateri LFP memilih litium karbonat. Berikut adalah gambar penggunaan litium hidroksida di pasaran China pada tahun 2018, untuk rujukan anda. 