Caractéristiques et comparaison des batteries NCA - NCA vs NCM
NCM désigne la combinaison de trois matériaux, à savoir le nickel, le cobalt et le manganèse, dans une certaine proportion. La densité énergétique de la batterie a également été améliorée en conséquence. Le matériau de la cathode de la NCA est composé de nickel, de cobalt et d'aluminium, et le rapport habituel entre les trois matériaux est de 8:1,5:0,5. L'application à grande échelle de l'ANC avec une densité énergétique relativement élevée est dominée par le Japon et la Corée du Sud.
En raison de l'excellente capacité de la batterie NCM à répondre aux besoins des consommateurs, de nombreux constructeurs automobiles utilisent actuellement des batteries NCM, mais leur durée de vie n'est pas aussi bonne que celle des batteries NCM. Batterie NCA Les caractéristiques de la batterie NCA et les différences entre la batterie NCM et la batterie NCA. Cet article présente les caractéristiques de la batterie NCA et compare les différences entre la batterie NCM et la batterie NCA.
Qu'est-ce qu'une batterie d'ANC ?
L'aluminate de lithium nickel cobalt ou NCA est utilisé depuis 1999. Il possède une énergie spécifique élevée, une puissance spécifique assez bonne et une longue durée de vie, qui sont similaires à celles du NMC. La sécurité et le coût sont moins flatteurs. Les six caractéristiques principales sont résumées ci-dessous, ainsi que les principaux paramètres des cellules NCA.
Caractéristiques du lithium-nickel-cobalt-aluminate
Caractéristiques de la batterie lithium nickel-cobalt aluminate (NCA) | |
| Tension | La valeur nominale est de 3,60V ; la plage de fonctionnement typique est de 3,0-4,2V. |
| Énergie spécifique | 200-260Wh/kg ; Prévu pour atteindre 300Wh/kg |
| Charge | 0,7C, charge à 4,20V (la plupart des batteries), charge typique de 3 heures, quelques fuites peuvent se charger rapidement. |
| Décharge | 1C typique ; coupure à 3,00V ; un taux de décharge élevé réduit la durée de vie de la batterie |
| Cycle de vie | Plus de 1000 fois (en fonction de la profondeur de décharge et de la température) |
| Emballement thermique | La valeur typique est de 150°C (302°F), une charge élevée peut provoquer un emballement thermique. |
| Application | Appareils médicaux portables, Industrie, Groupe motopropulseur électrique (Tesla) |
Le NCA est une évolution de l'oxyde de lithium et de nickel ; l'ajout d'aluminium confère à la batterie une meilleure stabilité chimique. La densité d'énergie et de puissance élevée et la bonne durée de vie font du NCA un candidat pour le groupe motopropulseur des véhicules électriques. Le coût élevé et la sécurité marginale ont des effets négatifs.
La batterie NCA est également une batterie lithium-ion. Par rapport à la batterie NCM, sa composition chimique passe du manganèse à l'aluminium, ce qui se caractérise par une durée de vie plus longue. La batterie NCA a été développée par Tesla et Panasonic en 2019. Toutefois, en raison d'obstacles techniques importants, la plupart des constructeurs automobiles ne l'ont pas encore mise en service. Les batteries NCA sont actuellement installées sur les véhicules électriques Tesla.
En septembre 2020, Tesla a présenté sa nouvelle batterie cylindrique 4680 lors de l'événement Battery Day. La 4680 batterie adopte la cathode NCM, la technologie non-tab (full-tab) et la technologie des électrodes sèches, ce qui réduit considérablement le coût de fabrication. Il suffit de 15 minutes pour passer de 10% à 80%.
Quelle est la différence entre NCM et NCA ?
NCM est l'abréviation anglaise de nickel (NI), cobalt (CO) et manganèse (Mn) dans le matériau ternaire de la cathode de lithium. NCA est l'abréviation anglaise de nickel (NI), cobalt (CO) et aluminium (Al) dans le matériau ternaire de la cathode de lithium.
● NI--Augmenter et augmenter la densité d'énergie volumétrique du matériau.
● Le CO stabilise la structure en couches du matériau tout en améliorant les performances de cycle et de taux du matériau.
● Mn--Réduire le coût des matériaux, améliorer la sécurité des matériaux et la stabilité structurelle.
● AI--Il peut supprimer l'effondrement structurel du matériau à l'état de délithiation élevé.
Comparaison entre la batterie NCM et la batterie NCA
| Batterie NCM | Batterie NCA | |
| Représente le type de batterie | Les principaux types actuels sont NCM523, NCM622 et NCM811. | Panasonic, LG, Samsung, Jiangsu Tianpeng, séries 18650, 21700. |
| Principaux fabricants | CATL, LG, SK, Samsung SDI, BYD, etc. | Panasonic, LG, Samsung SDI, Jiangsu Tianpeng, Lishen, Delangeng, etc. |
| Densité énergétique | La limite supérieure de la densité énergétique théorique de la batterie NCM811 est de 300wh/kg. | La limite supérieure de la densité énergétique théorique de la batterie NCA est de 350wh/kg. |
| coût | Avec la réduction continue de la teneur en nickel, le coût actuel est inférieur à celui des batteries NCA. | Les exigences du processus de production de la batterie NCA sont plus élevées et le coût est légèrement supérieur à celui de la batterie NCM lorsque la quantité de cobalt utilisée est similaire. |
| Production pprocessus | Le processus de production du NCM811 est plus simple que celui du NCA, mais plus difficile que celui des NCM523 et 622. | Les exigences d'étanchéité des équipements de production sont élevées et le NCA est très sensible à la température. La température et l'humidité de l'environnement de production doivent être contrôlées en dessous de 10%, ce qui augmente les coûts de production et de gestion. |
| Description de la durée du cycle | 1000-2000 fois, il doit être utilisé fréquemment pour assurer sa durée de vie, car s'il n'est pas utilisé, il se dégradera rapidement s'il est joué pendant une longue période. | 1000-2000 fois, la batterie NCA n'aura pas le problème de la batterie NCM qui doit être utilisée fréquemment pour assurer sa durée de vie. |
| Sperformance en matière de sécurité | Plus la teneur en nickel est élevée, plus les performances en matière de sécurité sont faibles, ce qui nécessite un bon système de gestion BMS et une bonne conception du bloc-batterie. | Une bonne gestion de l'EMS et une bonne conception du bloc-batterie sont nécessaires, mais il existe des avantages évidents en termes de sécurité dans certaines conditions d'utilisation extrêmes. |
| Applications en aval | Véhicules électriques, produits de consommation, stockage d'énergie, etc. | Véhicules électriques, outils électriques, outils de jardinage, etc. |
État d'avancement du développement de la batterie NCA
À l'heure actuelle, les principales raisons pour lesquelles la Chine n'a pas produit de batteries NCA à grande échelle sont les suivantes :
1. La recherche et le développement de l'ANC par les entreprises chinoises de batteries a commencé plus tard que celle du Japon et de la Corée du Sud, et il y a encore un certain écart avec les entreprises japonaises et coréennes en termes de processus de fabrication, de brevets et d'utilisation des matériaux.
2. Le processus de production de la batterie NCA est plus strict que celui de la NCM811. Par exemple, NCA exige que l'humidité soit contrôlée en dessous de 10% pendant le processus de fabrication, alors que NCM et d'autres types de batteries n'exigent actuellement qu'un contrôle strict de l'humidité pendant le processus d'injection de liquide. Cet environnement de production de haut niveau représente un grand défi pour les entreprises nationales.
3. Il y a une production importante de gaz pendant le processus de charge et de décharge, ce qui entraîne le gonflement et la déformation de la batterie, ainsi qu'une réduction du cycle et de la durée de conservation. La batterie présente des risques potentiels pour la sécurité. Par conséquent, la batterie NCA est généralement constituée de boîtiers cylindriques résistants à la pression, qui réduisent la production de gaz afin de contrôler le problème de gonflement et de déformation de la batterie.
4. La stabilité thermique des matériaux à forte teneur en nickel à l'état de charge est médiocre, ce qui entraîne une diminution de la sécurité de la batterie, d'où les inquiétudes des fabricants de batteries et des utilisateurs de produits finaux quant à la sécurité de la batterie NCA. Il est nécessaire d'effectuer une conception fiable de la sécurité du système en ce qui concerne la conception des cellules de la batterie, la conception du système d'alimentation et l'utilisation de l'énergie.
Orientation du développement du NCM et du NCA
● La Chine est dominée par l'itinéraire NCM.
● Le Japon s'appuie principalement sur la route NCA.
● La Corée du Sud est le développement conjoint de NCM et NCA
Batterie NCM ou NCA - quelle est la meilleure ?
Dans les batteries NCM, en fonction du contenu des trois, les matériaux NCM peuvent être divisés en NCM111, NCM523, NCM622, NCM811, etc. et les nombres derrière eux représentent le ratio des trois. Avec la demande croissante d'autonomie en croisière, l'énergie spécifique de la batterie doit être plus élevée, et le prix du cobalt en tant que métal rare continue d'augmenter, le système NCM811 à haute teneur en nickel deviendra une tendance de développement importante à l'avenir. Les informations relatives à la société NCM811 sont les 5 premières. NCM811 matériau de cathode ternaire à haute teneur en nickel entreprises.
Le rapport courant nickel-cobalt-aluminium dans le NCA est de 8:1,5:0,5, et la teneur en aluminium est relativement faible, de sorte que l'on peut comprendre qu'il s'agit d'un matériau proche d'un matériau binaire, et que l'Al (métal de transition) est utilisé à la place du manganèse. Il s'agit de modifier l'oxyde de lithium nickel cobalt manganèse par dopage ionique et revêtement de surface. Le dopage ionique peut renforcer la stabilité du matériau et améliorer les performances du cycle du matériau. Cependant, dans le processus de production, l'Al étant un métal amphotère, il n'est pas facile de le précipiter, ce qui entraîne un seuil dans le processus de production des matériaux NCA.
Conclusion
La NCM et la NCA sont toutes deux des piles ternaires au lithium à haute teneur en nickel. Leur plus grand avantage est leur énergie spécifique élevée, qui peut fournir une puissance plus suffisante aux véhicules. Si l'on se place du point de vue de la demande d'énergie, la batterie NCA semble encore présenter plus d'avantages. Toutefois, compte tenu du processus de fabrication, du coût et des conditions techniques actuelles, les entreprises chinoises de batteries se concentrent actuellement sur la production de NCM.
Cependant, presque toutes les grandes entreprises de batteries mènent activement des recherches et développent des batteries NCA. On peut s'attendre à ce que la Chine soit en mesure de franchir les barrières techniques et de produire en masse des batteries NCA à l'avenir. Les batteries NCM et NCA deviendront simultanément la structure principale des batteries NCM et NCA. pile ternaire au lithium.
