Batería Lfp vs nmc - análisis comparativo de materiales y baterías

Además, también puede conocer el análisis comparativo entre lfp y las baterías de iones de litio a través de lifepo4 vs ion litio en nuestro sitio web.

Lfp material y batería

En comparación con la batería lfp vs nmc, lifepo4 de estructura reticular tridimensional de olivino forma un canal unidimensional de transmisión de Li + y limita la difusión de Li +. Mientras tanto, el feo6 octaédrica es co-top conectado, que tiene baja conductividad de electrones y gran polarización en la descarga de gran multiplicador. Con el fin de resolver la baja difusión de iones de litio y la conductividad de electrones de los materiales lifepo4, la tecnología actual se mejora principalmente por nanotecnología, recubrimiento de carbono, dopaje y otros medios.

El proceso de carga y descarga del material lifepo4 cambia principalmente entre las fases lifepo4 y fepo4, y la tasa de cambio de volumen es pequeña, lo que hace que el material sea extremadamente estable. Por tanto, la seguridad y estabilidad del material lfp y la batería están fuera de toda duda.

La batería Lfp tiene principalmente las siguientes características:
● El rendimiento del ciclo de la batería Lfp es excelente, la vida útil del ciclo de la batería de energía puede ser de hasta 3000~4000 veces, y el ciclo de la batería multiplicadora puede incluso alcanzar decenas de miles de veces.

● Comparar lfp vs nmc batería, batería de lfp tiene excelente rendimiento de seguridad, incluso a alta temperatura todavía puede mantener una estructura relativamente estable, haciendo lfp batería segura y confiable, incluso en la deformación de la batería y el daño no aparecerá humo, fuego y otros accidentes de seguridad.

Por otra parte, los recursos de materias primas de lfp son relativamente ricos, lo que reduce en gran medida el coste de uso de los materiales y las baterías. Al mismo tiempo, dado que el elemento hierro y fósforo es respetuoso con el medio ambiente, los materiales y las baterías de lfp no contaminan el medio ambiente.

Sin embargo, para nmc vs lifepo4, las características estructurales de los materiales lifepo4 determinan que el material tenga una conductividad de iones y electrones relativamente baja, y a medida que disminuye la temperatura, tanto la impedancia de transferencia de electrones como la impedancia de migración de carga aumentan rápidamente, lo que resulta en el pobre rendimiento a baja temperatura de su batería.

Material Nmc y batería

Desde que se dio a conocer el material Li (NixCoyMn1-x-y) O2, ha atraído la atención de los investigadores. Con el fin de reducir la presión sobre los costes provocada por el aumento del precio del Co, se han investigado en todo el mundo materiales con bajo contenido en Co, o incluso sin Co, que podrían convertirse en la corriente principal de materiales catódicos en el futuro.

El Li (NixCoyMn1-x-y) O2 presenta similitudes con la estructura LiCoO2. Tomemos como ejemplo el material de tipo NCM111 nmc, en el que el Li + está situado en la posición 3a de la estructura, el Ni, el Mn y el Co están distribuidos aleatoriamente en la posición 3b, y el oxígeno de red ocupa la posición 6c. La estructura de la capa de metales de transición está compuesta por Ni, Mn y Co, y está rodeada por 6 oxígenos de red para formar la estructura octaédrica MO6 (M=Ni, Co o Mn), mientras que el ion de litio está incrustado en la capa MO6.

Durante la carga y la descarga, los iones de litio se desincrustan en la estructura intercalar de MO6, y los pares eléctricos que intervienen en la reacción electroquímica son Ni2 + / Ni3 +, Ni4 +, Ni3 + y Co3 + / Co4 +, mientras que los elementos de Mn son electroquímicamente inertes y no contribuyen a la capacidad electroquímica. Según la proporción de contenido de Ni, los materiales y las baterías de nmc pueden dividirse en tipos convencionales y tipos con alto contenido de níquel. Con el aumento del contenido de Ni, aumenta la incrustación de litio extraíble, aumenta la capacidad del material y la densidad energética de la batería, por lo que los materiales y baterías de nmc de tipo alto en níquel son el punto caliente de la investigación actual y están llenos de retos.

En primer lugar, debido a que el radio Ni2 + está muy cerca del radio Li +, con el aumento del contenido de Ni, la probabilidad de que el material de alto níquel nmc produzca Li / Ni mezcla en la preparación de sinterización a alta temperatura aumenta bruscamente. Y es difícil para el litio para entrar en la capa MO6, lo que dificulta la capacidad de transmisión de Li +, lo que resulta en la reducción de la capacidad específica y la reducción del rendimiento del ciclo y es difícil de revertir.

En segundo lugarCon el aumento del contenido de Ni, la proporción de Ni3 + en el material también aumenta, y Ni3 + es muy inestable, expuesto al aire es muy fácil reaccionar con el agua y el CO2 en el aire para producir la superficie alcalina residual, lo que resulta en la pérdida de material ternario (material de cátodo para preparar batería ternaria de litio) y el rendimiento de circulación. Además, demasiado residuo superficial hará que la producción de gas de la batería nmc seriamente, afectar su rendimiento de circulación y rendimiento de seguridad.

Tercera, los elementos de Ni de alto precio también tienen una elevada actividad catalítica y oxidación, lo que provoca la descomposición del electrolito pero también causa la producción de gas de la batería. Con el fin de resolver los problemas anteriores, la personalización de los precursores, la personalización del proceso de sinterización, el dopaje iónico, la modificación del recubrimiento superficial, el tratamiento húmedo y el control del entorno de producción se han convertido en la elección común de los fabricantes de materiales de nmc.

Para la batería de nmc, sus características de rendimiento tienen principalmente alta capacidad específica de masa de material, energía específica de masa y volumen, buen rendimiento multiplicador y rendimiento a baja temperatura, pero debido a la estabilidad de la estructura, la escasez de recursos de níquel y cobalto, su buen rendimiento de circulación, rendimiento general de seguridad, alto coste.

Análisis comparativo de batería y material lfp vs nmc

Densidad energética

En comparación con lfp vs nmc, el material nmc tiene una capacidad específica de descarga más alta, y el voltaje medio también es más alto, por lo que la relación de masa de energía de la batería nmc es generalmente más alta que la de lfp. Además, debido a la baja densidad real, las partículas pequeñas y el revestimiento de carbono, la densidad de compactación de polos del material de lfp es de unos 2,3 ~ 2,4 g/cm3, mientras que la densidad de compactación del material de polos de nmc puede alcanzar los 3,3~3,5 g / cm3. Por lo tanto, la energía específica de volumen del material nmc y la batería también es mucho mayor que la del lfp.

Seguridad

Desde la perspectiva de la seguridad del material lfp frente al nmc, la estructura principal del material lfp es po4, y su energía de enlace es mucho mayor que la energía de enlace M-O del octaedro MO6 del material nmc. La temperatura de descomposición térmica del material lfp totalmente eléctrico es de unos 700℃, mientras que la temperatura de descomposición térmica del material nmc correspondiente es de 200~300℃, por lo que el material lfp es más seguro. Desde la perspectiva de la batería de lfp frente a la de nmc, la batería de lfp puede superar todas las pruebas de seguridad, mientras que las pruebas de acupuntura y sobrecarga de la batería de nmc no pueden superarse fácilmente, lo que debe mejorarse desde el punto de vista estructural y de diseño de la batería.

Rendimiento energético

La energía de activación del material lfp Li + es de sólo 0,3 a 0,5 e V, lo que da lugar a su coeficiente de difusión de Li + del orden de 10-15 a 10-12 c m2/s. La extremadamente baja conductividad de electrones y la difusividad de iones de litio conducen a un pobre rendimiento de potencia lfp. El coeficiente de difusión de Li + de los materiales nmc es del orden de 10-12~10-10 c m2/s, y la conductividad electrónica es alta, por lo que la batería nmc tiene un mejor rendimiento energético.

Temperatura adecuada

Debido a la baja conductividad de los electrones y la conductividad iónica del material de lfp, el rendimiento a baja temperatura de la batería de lfp es deficiente. En comparación con la temperatura normal, la tasa de retención de la capacidad de descarga de la batería de lfp-20℃ es sólo de unos 60%, mientras que la batería de nmc del mismo sistema puede alcanzar más de 70%.

Coste y factores medioambientales

Los materiales de nmc contienen metales escasos como Ni y Co, cuyo coste es superior al de lfp. Con la mejora de la batería de lfp frente a la de nmc y del nivel tecnológico de los materiales, el coste de la batería de lfp frente a la de nmc ha disminuido significativamente, y el precio de mercado actual de la batería de nmc es superior al de la batería de lfp. Al mismo tiempo, en comparación con los elementos respetuosos con el medio ambiente Fe y P, los materiales nmc y los elementos Co en N y baterías tienen una gran contaminación para el medio ambiente. En combinación con los factores anteriores, la demanda de control medioambiental y reciclaje de residuos de materiales de nmc y baterías es más urgente.

En definitiva, las baterías de lfp frente a las de nmc tienen sus ventajas, lo que también determina los respectivos campos de aplicación de ambos materiales. Hablando de baterías de níquel-cobalto-manganeso, quizá le interese conocer algunos datos sobre las baterías de alto contenido en níquel, como la dinámica del sector y algunos fabricantes destacados del sector. Los 10 principales fabricantes de baterías de alto contenido en níquel en nuestro sitio web le proporcionará información exhaustiva sobre los fabricantes de baterías de níquel de alta capacidad para ayudarle a comprender mejor este campo.