Baterias de iões de lítio para EV e o que melhorar?
| Jerry Huang
Existem dois tipos principais de baterias de lítio: bateria de íon de lítio e bateria de metal de lítio. Até agora, as baterias de íons de lítio usadas para EVs são as baterias LFP (LiFePO4), NCM (LiNiMnCoO2), NCA, LCO (LiCoO2), LNO (LiNiO2), LMO (LiMn2O4, Li2MnO3) e LTO.
A bateria de metal de lítio foi inventada pela MS Whittingham em 1970, enquanto esse tipo desatualizado de bateria de metal de lítio geralmente não é recarregável. Enquanto uma nova bateria de metal de lítio recarregável, inventada pela SolidEnergy Systems que tem vantagens gerais de peso leve, densidade de energia dupla da bateria de íon de lítio atual, longa vida útil, custo razoável e mais segura do que nunca, chegou a uma aplicação em grande escala. Espero que esta seja a geração mais recente e predominante de bateria de lítio.
Citação da Wikipedia: A bateria de íons de lítio ou bateria de íons de lítio (LIB) é um tipo de bateria recarregável. As baterias de íons de lítio são comumente usadas para eletrônicos portáteis e veículos elétricos e estão crescendo em popularidade para aplicações militares e aeroespaciais. Um protótipo de bateria de íons de lítio foi desenvolvido por Akira Yoshino em 1985, com base em pesquisas anteriores de John Goodenough, Stanley Whittingham, Rachid Yazami e Koichi Mizushima durante as décadas de 1970 e 1980, e depois uma bateria comercial de íons de lítio foi desenvolvida por uma Sony e Equipe Asahi Kasei liderada por Yoshio Nishi em 1991.
As características de química, desempenho, custo e segurança variam entre os tipos de LIB. Os eletrônicos portáteis utilizam principalmente baterias de polímero de lítio (com um gel de polímero como eletrólito) com óxido de lítio-cobalto (LiCoO2) como material catódico, que oferece alta densidade de energia, mas apresenta riscos de segurança, principalmente quando danificado. Fosfato de ferro-lítio (LiFePO4), bateria de óxido de manganês de íon de lítio (LiMn2O4, Li2MnO3 ou LMO) e óxido de cobalto de manganês e níquel de lítio (LiNiMnCoO2 ou NMC) oferecem menor densidade de energia, mas vida útil mais longa e menor probabilidade de incêndio ou explosão. Essas baterias são amplamente utilizadas para ferramentas elétricas, equipamentos médicos e outras funções. NMC e seus derivados são amplamente utilizados em veículos elétricos.
As áreas de pesquisa para baterias de íons de lítio incluem prolongar a vida útil, aumentar a densidade de energia, melhorar a segurança, reduzir custos e aumentar a velocidade de carregamento, entre outras. Pesquisas estão em andamento na área de eletrólitos não inflamáveis como um caminho para aumentar a segurança com base na inflamabilidade e volatilidade dos solventes orgânicos usados no eletrólito típico. As estratégias incluem baterias aquosas de íons de lítio, eletrólitos sólidos cerâmicos, eletrólitos poliméricos, líquidos iônicos e sistemas fortemente fluorados. (Wikipédia retirar aspas)
As principais baterias de lítio para EV são NCA e NCM, com LFP como uma opção menor no mercado mundial em 2020. A densidade de energia de uma única célula LFP é geralmente cerca de 110Wh/kg, muito poucos podem chegar a 190Wh/kg; enquanto praticamente a densidade de energia de uma bateria de célula única NCM pode ser 200Wh/kg e esperamos que possa ser 300Wh/kg em breve; mas para a bateria NCA pode ser em torno de 300Wh/kg hoje. A Tesla aplica principalmente baterias NCA da Panasonic e LG Chem, também baterias NCM e LFP da CATL em sua cadeia de suprimentos global hoje.
A bateria LFP tem a vantagem de baixo custo e propriedades de segurança muito melhores do que a bateria NCA/NCM, enquanto sua densidade de energia comparativamente baixa é claramente uma desvantagem.
Para comparação da bateria NCA e NCM, a pesquisa e a aplicação de mercado mostraram que a bateria de lítio NCA é mais barata com menos conteúdo de cobalto, vida útil muito melhor do calendário, muito menos degradação do que a bateria de lítio NCM, embora a vida útil do ciclo da NCA seja menor que a do NCM bateria. Parte da bateria NCA é usada no armazenamento de energia solar no espaço sideral com uma vida útil de até vinte anos! A desvantagem da bateria NCA está em seu fator de segurança, até agora não é tão segura quanto NCM e LFP em circunstâncias de alta temperatura. No entanto, os pesquisadores acreditam que a NCA se tornará a primeira escolha para EV em um futuro próximo, à medida que sua segurança e produção melhorem.
Nota: Como sais básicos de lítio, hidróxido de lítio monohidratado, carbonato de lítio (frequentemente usado em materiais de cátodo LIB) e cloreto de lítio podem ser convertidos em vários compostos de lítio, como LiPF6, LiFSI, LiTFSI e LiBF4 para eletrólitos ou metal de lítio para anodos em fabricação de baterias de lítio. Encontre os sais de lítio Poworks aqui .