Baterie LifePo₄ baterie vs NCA/NCM baterie

Srovnávací rozměry

Baterie LifePo₄ (LFP)

Ternární lithiová baterie (NCM/NCA)

Logika základního rozdílu

Zabezpečení

Výhody jsou zřejmé: teplota tepelné útěky je vysoká (asi 200-250 stupeň) a není snadné zapálit nebo explodovat, když je vystaven vysoké teplotě, propíchnutí nebo vytlačování; I když existuje zkrat, většinou se projevuje spíše jako kouř než otevřené plameny.

Slabší: Tepelná teplota tepelné útěky je nízká (asi 150-200 stupeň) a vysoká teplota nebo vpichová může snadno spustit „tepelnou útěkovou řetězovou reakci“ (pozitivní uvolňování kyslíku elektrody + spalování elektrolytů), která má vyšší riziko ohně.

Pozitivní elektroda Lifepo₄ neobsahuje kyslík (stabilní struktura) a ternární pozitivní elektroda obsahuje oxidy kovů (snadno uvolňovatelný kyslík při vysoké teplotě, aby byl napomáhal spalování).

Život cyklu

Výhody jsou zřejmé: životnost cyklu náboje a vypouštění může dosáhnout 2000-3000 časů při teplotě místnosti (zbývající kapacita větší nebo rovná 80%); Některé vysoce kvalitní produkty mohou překročit 5000krát (například LFP na úrovni energie).

Slabší: životnost cyklu 1000-1500 časy (zbývající kapacita větší nebo rovná 80%); High-Nickel Ternary (jako NCM811) má kratší životnost (asi 800-1000 časy).

Krystalová struktura ternárních materiálů je náchylná k prášku v důsledku rozšiřování/kontrakce objemu během nabíjení a vypouštění, zatímco struktura Lifepo₄ je stabilnější (olivinová struktura).

Hustota energie

Nevýhody: Hustota energie s jednou buňkou je asi 150-200 wh/kg; Systémová úroveň (včetně pouzdra, BMS) je asi 100-150 wh/kg.

Výhody jsou významné: hustota energie s jedním buňkami 200-300 wh/kg; Systémová úroveň 150-250 wh/kg (High-Nickel NCM může dosáhnout 300+).

Ternární materiály mají vyšší teoretickou kapacitu (např. NCM pozitivní elektrodová kapacita je asi 150-220 mah/g, LFP je asi 170 mAh/g) a větší hustotu.

Účinnost nabíjení a vypouštění

Vyšší (85%-90%), menší útlum účinnosti během vysokého proudu a vypouštění (vhodné pro vysokofrekvenční nabíjení a vybíjení).

Účinnost LFP je vysoká (85%-95%), ale je o něco lepší než LFP při vysokorychlostním náboji a vypouštění (například nad 1C) (kvůli nižší vnitřní odpor).

Rozdíly jsou malé a oba mohou uspokojit potřeby většiny scénářů.

Adaptabilita vysoké a nízké teploty

Vynikající stabilita s vysokou teplotou: stabilní výkon pod 60 stupňů, rozpad pomalého kapacity;

Nedostatky nízké teploty: Kapacita klesne na 70% -80% při -10 stupně a klesá na 50% -60% při -20 stupňů (vyžadována žádost o vytápění).

Výhoda nízké teploty: 70% -80% kapacity lze udržovat na -20 stupně a více než 50% lze udržovat na -30 stupně (není nutné další vytápění);

Nevýhodou vysoké teploty: Kapacita rozpadu zrychluje nad 40 stupňů a dlouhodobá vysoká teplota může snadno vést k tepelným útěkovým rizikům.

Iontová vodivost tenárních materiálů je méně ovlivněna nízkou teplotou a míra migrace iontu LifePu₄ se při nízké teplotě výrazně snižuje.

Náklady

Výhody jsou zřejmé: nízké náklady na materiál (bez kobaltu, niklu, levného železa/fosforu), monomerní náklady jsou 20% -30% nižší než ternární; Náklady na celý životní cyklus (vypočtené podle počtu cyklů) jsou o více než 50% nižší.

Vysoké náklady: Cobalt (účtování 40% -50% materiálových nákladů) a niklové ceny výrazně kolísají (ceny kobaltu v roce 2023 budou asi RMB 300, 000 na tunu, více než 1, 000 časy železa); vysoké náklady na životní cyklus.

Pozitivní materiál elektrody představuje 60% nákladů na baterii. Ternární materiály se spoléhají na vysoce cenové kovy, zatímco materiály LFP jsou levné a stabilní.

Jiné funkce

Žádný paměťový efekt, nemůže být hluboce propuštěn (na 20% zbývající síla neovlivňuje život); nízká hustota objemu (větší objem při stejné kapacitě).

Žádný paměťový efekt, hluboký výboj (<20%) has a greater impact on life; high volume density (smaller volume at the same capacity).

--

Typ scény

Základní požadavky

Preferovaný typ baterie

Logika výběru

Skladování sluneční energie

Dlouhý život (8-10 roky), vysoká bezpečnost (venkovní/dlouhodobá provoz), nízké náklady, vysokofrekvenční nabíjení a vybíjení

Velkoformátový tiskový průmysl

Životnost cyklu (2000+ Times) je kompatibilní s životním cyklem Photovoltaics 20- rok; Je bezpečnější a spolehlivější ve venkovních vysokoteplotních/vlhkých prostředích; A náklady na celý cyklus jsou nízké.

Skladování domácnosti / komerční energie

Bezpečné (domácí scénáře), velká kapacita, nízká údržba

Velkoformátový tiskový průmysl

Vyvarujte se rizik požáru (rodiny jsou vysoce citlivé na bezpečnost); Není třeba časté výměny (snížit náklady na údržbu).

Elektrická vozidla (osobní automobily)

Vytrvalost (hustota energie), nízkoteplotní výkon (severní trh)

NCM/NCA

Vysoká hustota energie (300 WH/kg) může zvýšit životnost baterie na 600 km+; Výdrž baterie je méně degradována při nízkých teplotách severní zimy.

Elektrická vozidla (užitková vozidla)

Dlouhý cyklus (nabíjení a vypouštění jednou denně, více než 5 let), nízké náklady

Velkoformátový tiskový průmysl

Užitková vozidla mají požadavky na nízký rozsah (200-300 km), ale vysoké požadavky na cyklus (více než 1 500krát), takže LFP je vhodnější.

Přenosná zařízení

Lehká (malá velikost), přenosné, krátkodobé použití

NCM/NCA

Vysoká hustota energie (lehčí a tenčí při stejné kapacitě), vhodné pro solární energetické banky, venkovní napájecí zdroje (1-2 kWh) atd.

Nízká teplota / extrémně studené oblasti

Normální nabíjení a vybíjení při nízkých teplotách (jako jsou oblasti vysoké nadmořské výšky)

NCM/NCA

Stále může fungovat stabilně pod -20 stupeň, ale LFP potřebuje pomoc vytápění (zvyšuje spotřebu energie).

Velká elektrárna

Velká kapacita (úroveň MWH), ultra dlouhý život (10 let +), naprosto bezpečný

Velkoformátový tiskový průmysl

Jedna investice je velká, takže je třeba kontrolovat náklady; Jakmile se v elektrárně objeví oheň, důsledky jsou vážné, takže bezpečnost je prioritou; Životnost cyklu musí odpovídat 20- roční operační období elektrárny.