Isang Paghahambing ng NMC / NCA Lithium ion baterya at LFP Battery
| Jerry Huang
Sa kasalukuyan, mayroong dalawang pangunahing teknolohiya ng baterya sa merkado para sa mga all-electric na sasakyan, lithium iron phosphate (LFP) na baterya at NMC/NCA lithium batteries. Ang dalawang uri ng bateryang ito ay nakikipagkumpitensya sa maraming larangan/scenario ng aplikasyon, at ang pinakamahirap na larangan ng kumpetisyon ay sa industriya ng de-kuryenteng sasakyan, na kumukonsumo ng pinakamalaking dami ng lithium batteries sa China.
Matagal nang pinaghahambing ang dalawang uri na ito ng mga bateryang lithium-ion. Ang paghahambing ng pagiging epektibo sa gastos ay madaling magawa sa pamamagitan ng paghahambing ng mga presyo at mga feedback sa merkado ng EV gamit ang mga baterya sa itaas. Ngunit para sa pagganap ng baterya, tingnan natin ang ilang detalye ng baterya ng NMC/NCA at baterya ng LFP sa pamamagitan ng pagtatakda ng mga kundisyon, pag-obserba ng pang-eksperimentong data ng mga ito para sa isang mas mahusay na pag-unawa.
Ayon sa mga eksperimento mula sa mga laboratoryo ng baterya, mga tagagawa ng de-koryenteng sasakyan, at mga tagagawa ng baterya ng lithium-ion, bagama't ang bawat pagsubok ay maaaring may banayad na magkakaibang data, malamang na maging malinaw ang konklusyon ng kanilang mga pakinabang at disadvantage. Higit sa lahat, ang merkado ay gumawa ng sarili nitong pagpili at ito ay patuloy pa rin.
Densidad ng enerhiya----Sa kasalukuyang teknolohiya, ang densidad ng enerhiya ng komersyal na single cell NMC lithium na baterya ay nasa paligid ng 230~250Wh/kg, at ang Panasonic NCA na baterya ay nakakakuha nito ng mga 322Wh/kg; habang ang density ng enerhiya ng LFP lithium na baterya ay karaniwang uma-hover sa paligid ng 130~160Wh/kg sa 2020, ang ilan ay maaaring umabot sa 190Wh/kg, ngunit napakahirap para dito na lumampas sa 200Wh/kg (Gotion High-Tech ay mas mataas kaysa doon sa lab ngayong taon). Ang NCA/NMC na baterya ay kadalasang ginagamit sa mga kotse na kumokonsumo ng mas kaunting kapangyarihan at pabor sa mabilis na bilis at mahabang hanay. Sa teorya, ang mga kotse na gumagamit ng mga baterya ng lithium ng NCA ay maaaring tumakbo nang mas malayo kaysa sa mga gumagamit ng parehong bilang ng mga baterya ng LFP; at ang mga sasakyan ng LFP ay mas pinili na maging mga bus ng lungsod sa kasalukuyan, dahil ang hanay ng mga ito ay hindi mahaba, at maaari silang singilin sa loob ng maikling distansya sa mga lungsod, kung saan ang maraming charging pile ay madaling maitayo.
Space occupation----Pumili ng BYD kung gusto mo ng mga bus at Tesla para sa mga sasakyan. Nakinabang mula sa mas mataas na density ng enerhiya, ang isang cell ng baterya ng NMC/NCA ay makakapagtipid sa kalahati ng espasyo kaysa sa isang baterya ng LFP, na napakahalaga para sa mga kotse na may limitadong espasyo. Kaya makikita natin ito sa komersyal na merkado, ang Tesla ay nakatuon sa NMC/NCA na baterya, at ang BYD ay gumagawa ng LFP na baterya. Kaya may kasabihan sa EV market ng China, "Pumili ng BYD kung gusto mo ng mga bus at Tesla para sa mga kotse". Habang sa taong ito noong Marso 2020, inanunsyo ng BYD ang kanilang bagong LFP battery pack na nakakatipid ng 50% space ng kanilang nakaraang pack, at nakakuha ng mga positibong benta sa kanilang Han EV sedan na naka-install na may Blade Battery. Kasabay nito, inilabas din ni Tesla ang kanilang bagong Model 3 na pinapagana ng LFP na baterya mula sa CATL.
Kaligtasan----Pinakamahalaga sa lahat, ang dahilan ng pagpili ng baterya ng LFP para sa mga bus ng lungsod ay ang mahalagang alalahanin ng kaligtasan. Nagkaroon ng maraming aksidente sa sunog sa mga sasakyan ng Tesla mula sa mga consumer mula noong ang Tesla Model S ay dinala sa merkado, bagama't maaaring magkaiba ang direktang dahilan ng sunog. Ang isang dahilan ay ang baterya pack ng Tesla ay binubuo ng higit sa 7,000 mga yunit ng Panasonic / Tesla NCA lithium baterya. Kung ang mga unit na ito o ang buong battery pack ay may panloob na short circuit, maaari silang bumuo ng bukas na apoy kahit na malaking apoy, lalo na sa pagbangga ng sasakyan; buti na lang bumubuti na. Habang ang materyal ng LFP ay mas malamang na hindi masunog kapag nakatagpo ng isang maikling circuit, at ang mataas na temperatura na pagtutol nito ay mas mahusay kaysa sa NCA/NMC lithium na baterya.
Low-temperature at high-temperature resistance----Ang lithium iron phosphate (LFP) na baterya ay may mas mahusay na performance para sa mataas na temperatura na resistensya nito, habang ang NCA/NMC ay mas mahusay para sa mababang temperatura. Hayaan akong magpakilala ng isang halimbawa. Sa temperatura na -20 ℃, ang NMC lithium na baterya ay maaaring maglabas ng 70.14% ng kapasidad nito; habang ang lithium iron phosphate (LFP) na baterya ay maaari lamang maglabas ng 54.94%. Ang discharge voltage plateau ng NMC lithium na baterya ay mas mataas, at ito ay nagsisimula nang mas maaga kaysa sa LFP na baterya sa mababang temperatura. Samakatuwid, ang baterya ng NMC ay isang mas mahusay na pagpipilian para sa mga aplikasyon sa mababang temperatura.
Episyente sa pag-charge----Ang kahusayan sa pag-charge ng NMC/NCA lithium na baterya ay mas mataas kaysa sa LFP na baterya. Ang pag-charge ng baterya ng Lithium ay gumagamit ng kasalukuyang-kontrol at boltahe-kontrol na paraan. Iyon ay, ang patuloy na kasalukuyang pagsingil ay unang inilapat, kapag ang kasalukuyang at ang kahusayan sa pagsingil ay medyo mataas. Matapos maabot ng baterya ng lithium ang tiyak na boltahe, lumipat ang recharger sa pangalawang yugto ng patuloy na pagsingil ng boltahe, sa panahong ito ay mababa ang kahusayan ng kasalukuyang at pagsingil. Upang sukatin ang kahusayan sa pag-charge ng isang lithium na baterya, gumagamit kami ng ratio sa pagitan ng patuloy na kasalukuyang kapasidad ng pag-charge at ng buong kapasidad nito, na tinatawag na "ang patuloy na kasalukuyang ratio". Ang pang-eksperimentong data sa constant-current ratio ay nagpapakita na may maliit na pagkakaiba sa pagitan ng mga baterya ng NMC/NCA at LFP na nagcha-charge sa kanila sa temperaturang mas mababa sa 10 ℃, ngunit medyo naiiba ito sa temperaturang mas mataas kaysa doon. Narito ang isang halimbawa, kapag sinisingil namin ang mga ito sa 20 ℃, ang patuloy na kasalukuyang ratio ng NMC lithium na baterya ay 52.75%, na limang beses kaysa sa lithium iron phosphate (LFP) na baterya (10.08 %).
Cycle life----Ang cycle life ng lithium iron phosphate (LFP) na baterya ay mas mahusay kaysa sa NMC/NCA lithium na baterya. Ang teoretikal na buhay ng NMC lithium na baterya ay 2000 cycle, ngunit ang kapasidad nito ay mabilis na kumukupas upang mapanatili ang 60% kapag ito ay nagpapatakbo ng 1000 cycle; kahit na ang pinakakilalang Tesla NCA na baterya ay maaari lamang mapanatili ang 70% ng kapasidad nito pagkatapos ng 3000 cycle, habang ang lithium iron phosphate (LFP) na baterya ay mananatiling 80% pagkatapos ng 3000 cycle.
Ang paghahambing sa itaas ay nagbibigay ng magaspang na larawan tungkol sa mga pakinabang at disadvantages ng NMC/NCA na baterya at LFP na baterya. Ang LFP lithium na baterya ay ligtas, na may mahabang cycle ng buhay at mahusay na pagtutol sa mataas na temperatura; at ang NMC/NCA lithium na baterya ay mataas sa density ng enerhiya, magaan ang timbang, mahusay sa pag-charge, na may mahusay na pagtutol sa mababang temperatura. Ang mga pagkakaibang ito ay ginagawa silang dalawang pangunahing pagpipilian sa merkado para sa iba't ibang mga aplikasyon.
Sa ngayon, pinipili ng mga tagagawa ng baterya ng NMC(Ni-rich type) at NCA na baterya ang grade ng lithium hydroxide monohydrate bilang lithium source para sa cathode material. Gumagamit din ng lithium hydroxide ang produksyon ng baterya ng LFP sa pamamagitan ng hydrothermal method, kahit na pinipili ng karamihan sa mga tagagawa ng baterya ng LFP ang lithium carbonate. Narito ang isang larawan ng pagkonsumo ng lithium hydroxide sa merkado ng China noong 2018, para sa iyong sanggunian. 