Comparación en profundidad de la batería lfp vs nca vs ncm

Diferencia en la definición de batería LFP vs NCA vs NCM

Batería NCM

La batería ternaria de níquel-cobalto-manganeso, denominada NCM, se toma de la abreviatura de los tres principales elementos metálicos constituyentes, y según diferentes proporciones de contenido. Existen diferentes números, siendo los más famosos NCM523 y NCM811, según el contenido de níquel.

Aunque se denomina batería de litio, el electrolito principal es un compuesto de litio. Pero en comparación batería lfp vs nmcLa fuerza del efecto de carga y descarga de la batería ternaria y el nivel de densidad energética dependen del contenido de níquel en su composición.

En comparación con la batería lfp vs nca vs ncm, la densidad energética de la batería ternaria de litio es bastante alta y excelente, y el efecto de carga y descarga también es bueno. Sin embargo, debido al alto contenido de níquel, también hay desventajas, porque la estructura del electrolito de la batería ternaria de litio es fácil de inducir reacciones secundarias a desintegrarse en un ambiente de alta temperatura, es decir, no es resistente a altas temperaturas y tiene poca estabilidad térmica.

Por otro lado, comparando la batería lfp con la nca, la escasez de cobalto también es un factor que limita las baterías ternarias de litio. El cobalto es muy escaso en toda Asia Oriental y sólo puede importarse de Sudáfrica, que es muy caro, por lo que aunque el contenido de níquel sea alto, la estabilidad térmica disminuye.

Batería NCA

La batería ternaria de níquel-cobalto-aluminio, denominada NCA, también procede de las tres abreviaturas de la composición de sus elementos principales, cuya proporción es de 8:1,5:0,5. Su densidad energética alcanza el pico de 350 Wh/kg exigido por la norma nacional vigente. Su densidad energética alcanza el pico de 350 Wh/kg exigido por la norma nacional actual, el efecto de carga y descarga es también de primera clase, y la resistencia a largo plazo es mayor que la de la NCM811.

Comparando la capacitancia, la densidad de energía y el rendimiento de seguridad de las baterías ternarias con diferentes contenidos de níquel, cuanto mayor es el contenido de níquel, mayor es la inestabilidad relativa. En comparación con lfp vs nca vs ncm batería, NCM tiene todas las deficiencias de varios tipos de baterías, NCA también tiene, y hay un grave defecto de la protuberancia de la deflación.

En comparación con la batería lfp vs nca, el aluminio contenido en la batería NCA es un metal anfótero ácido-base, y el entorno de reacción electroquímica está ligeramente desequilibrado, lo que provocará que la reacción lateral libere una gran cantidad de gas. Esto provoca un abombamiento de la batería, añadiendo más peligro además de una estabilidad térmica insuficiente.

Batería LFP

La batería de litio hierro fosfato, denominada LFP, comparada lfp vs nca vs ncm, la batería lfp se caracteriza por su baja densidad energética, sólo 200Wh/kg, y no es resistente al ambiente frío. Cuando la temperatura exterior es inferior a -10-20°C, la densidad energética de la batería LFP se atenuará proporcionalmente, lo que se traducirá en una disminución de la vida útil de la batería.

Además, comparando lfp vs nca vs ncm, la batería lfp tiene una alta resistencia a la temperatura, una estructura interna estable y una fuerte seguridad de forma de la batería. Incluso cuando alcanza su resistencia máxima a la temperatura (700-800°C por encima de cero), no explota como una batería ternaria. En su lugar, empieza a humear, y la posibilidad de incendio y explosión es extremadamente baja, porque no se genera gas en su interior que aumente la presión.

El límite superior de la densidad energética del sistema de la batería LFP es de 200wh/kg, y el límite superior de la densidad energética del sistema de la batería ternaria de litio (NCM/NCA) es de 350wh/kg. Comparando lfp vs nca vs ncm, la densidad energética de la batería lfp es muy inferior a la de la batería ternaria de litio.

Por eso, en los últimos años, las baterías NCM y las baterías NCA han seguido siendo codiciadas por el mercado. En los primeros tiempos, comparando lfp vs nca, la densidad energética de la batería NCA utilizada por Tesla era más del doble que la de la batería LFP de BYD.

Ventajas e inconvenientes de las baterías NCM y NCA

La batería ternaria de litio más común en China es la batería NCM. La batería NCM tiene menos requisitos técnicos y menor coste que la batería NCA. Baterías NCA, la tecnología patentada está básicamente en manos de Japón y Corea del Sur. Las ventajas de las baterías con alto contenido en níquel son evidentes: reducen el coste (menos cobalto) y aumentan la densidad energética de la batería (más níquel). Sin embargo, si comparamos las baterías lfp vs nca vs ncm, las desventajas también son destacadas.

Hay menos cobalto y más níquel, lo que da lugar a una escasa estabilidad de la estructura en capas. El electrolito se descompone fácilmente y se producen reacciones secundarias entre el electrolito y la superficie del material, y las sustancias producidas por la reacción dan lugar a una mala conductividad de la interfaz.

La solución con alto contenido en níquel, bajo contenido en cobalto y bajo contenido en manganeso mejora la densidad energética (mayor duración de la batería) con una solución de bajo coste, a cambio de la duración del ciclo, la seguridad y una menor estabilidad térmica. En el proceso de producción de NCA, el aluminio es un metal anfótero y no es fácil que precipite.

En consecuencia, se requiere que la estanqueidad del equipo de producción sea alta, los requisitos de temperatura y humedad son más estrictos que los de las baterías NCM, y los requisitos de humedad se controlan por debajo de 10%, lo que aumenta en consecuencia los requisitos técnicos y los costes de producción.

En el proceso de carga y descarga de las baterías NCA se producen reacciones secundarias graves, que generarán gas, lo que hará que la batería se abombe y deforme, y provocará riesgos para la seguridad. Las baterías NCA suelen utilizar carcasas cilíndricas resistentes a la presión interna.

Las desventajas de las baterías NCM de alto níquel, las baterías NCA de alto níquel también existen, es decir, mientras que aumenta la densidad de energía, la estabilidad térmica de las baterías NCA también disminuirá. Por esta razón, a partir de 2021, la producción de baterías de energía de China ha girado completamente en otra dirección. Comparando lfp vs nca vs ncm, el litio hierro fosfato de corta duración ha superado ampliamente a la batería ternaria de litio de larga duración.

Comparación LFP vs NCA vs NCM - cuál es mejor

A juzgar por las opciones actuales en el mercado chino, en comparación lfp vs nca vs ncm batería, baterías de litio hierro fosfato con densidad de energía débil se han convertido en la primera opción para las empresas de automóviles chinos. De enero a abril de 2022, la carga de litio hierro fosfato supera con creces la de las baterías ternarias de litio. El volumen de carga de las baterías de litio hierro fosfato en abril de 2022 es más del doble que el de las baterías ternarias de litio.

Comparada con la lfp vs nca vs ncm, la estabilidad térmica de la batería ternaria es pobre, la batería de lfp tiene una fuerte estabilidad y un largo ciclo de vida, por lo que las empresas automovilísticas utilizan la solución de la batería de lfp. La estructura de olivino del lfp es extremadamente estable térmicamente, y el enlace P-O es firme y difícil de descomponer. Incluso a alta temperatura o sobrecarga, la estructura no se colapsa como una batería ternaria de litio.

En general, el cátodo de lfp se descompondrá cuando alcance más de 700-800 grados Celsius, y producirá una reacción de descomposición sin liberar una gran cantidad de oxígeno, por lo que incluso en un entorno de temperatura ultra alta, la batería de lfp no arderá violentamente. Las baterías de lfp tienen una gran estabilidad térmica y menos requisitos de BMS. Aunque la gestión del BMS es relativamente amplia, gracias a las medidas de protección pasiva como el retardante de llama y la reducción de pérdidas, también puede garantizar el uso seguro de las baterías de lfp durante su larga vida útil.

Comparando lfp vs nca vs ncm, para NCA y NCM, el rendimiento de la batería NCA es mejor, pero debido a la menor temperatura de fuga térmica, requiere un mayor proceso de fabricación. Las baterías NCM tienen una temperatura de fuga térmica más alta, lo que puede reducir los requisitos del proceso de producción, por lo que se ha convertido en la principal dirección de investigación y desarrollo de las empresas chinas de baterías, pero no es tan buena como la NCA en términos de densidad de almacenamiento de energía.

Tesla utiliza la batería de litio NCA, comparada con la batería lfp vs nca, que tiene una tecnología relativamente madura, alta potencia y alta densidad energética. El informe de investigación muestra que la densidad energética de la batería de Tesla es aproximadamente el doble que la de la batería lfp de BYD. En comparación con la batería lfp vs nca, puede decirse que la batería NCA es una batería de potencia ideal.

Tesla optó finalmente por las baterías 18650 NCA. Por un lado, Pilas 18650 tienen mayor densidad energética y mejor estabilidad y consistencia. Por otra parte, el 18650 puede reducir eficazmente el coste del sistema de baterías. Además, aunque el tamaño de cada célula de la batería es pequeño, la energía de cada célula puede controlarse dentro de un rango pequeño. Incluso si falla una célula del pack de baterías, se puede reducir el impacto del fallo.

Conclusión

Comparado con el lfp vs nca vs ncm, el NCA es el material ternario para cátodos más reciente y con mejores prestaciones. El NCM y otros materiales ternarios, como materiales de cátodo de baterías de energía, se convertirán gradualmente en los ganadores de los materiales de cátodo de baterías de iones de litio con una fuerte competitividad en el mercado en términos de rendimiento de costes, capacidad y características de alta tasa, y sustituirán a los principales materiales de cátodo para otras baterías actualmente en el mercado.