Литиевые батареи NMC, LFP, LTO -

в чем разница

Понятие «литий-ионный аккумулятор» широкое, поскольку разработано множество химических составов: LCO (LiCoO2), LMO (LiMn2O4), LTO (Li4Ti5O12), LFP (LiFePO4), NMC (LiNiMnCoO2), NCA (LiNiCoAlO2) и прочие. В промышленном транспорте и оборудовании, как правило, устанавливают литиевые батареи типа LFP или NMC, поскольку они считаются более безопасными. Значительно реже, в дорогой промышленной или военной технике, можно встретить LTO аккумуляторы. Сегодня поговорим про свойства, преимущества и недостатки химсоставов.

Новейшие литий-металлические батареи достигли высочайшей плотности энергии

Материалы анодов, катодов литиевых батарей

Принцип работы любых литиевых батарей основан на перемещении ионов между положительным и отрицательным электродами. В элементах LFP и NMC анод состоит из графита и различных добавок, которые производители обычно держат в тайне. В элементах LTO анодом служит другой материал – пентатитанат лития.Катодные материалы более разнообразны:

для LFP аккумуляторов используют литий-железо-фосфат;
для NMC – катоды с композицией из оксида никеля, кобальта, марганца, лития;
для LTO – графит или литий-железо-фосфат.

Кроме того, каждый производитель аккумуляторов добавляет в катодные материалы секретные присадки для улучшения характеристик или продления срока службы.

Часто задаваемые вопросы по сборке литий-ионных батарей

Особенности LFP

Массовое производство в Китае сделало литий-железо-фосфатные элементы особенно популярными. Их закупают многие мелкие и средние сборщики литий-ионных батарей. Плотности энергии от 90 до 160Вт·ч/кг /кг достаточно для работы промышленных транспортных средств, например, вилочных погрузчиков.

Отличительные характеристики:

плотность энергии ниже в сравнении с NMC;
прочность структуры ячеек;
срок службы 2000-7000 циклов в зависимости от режимов эксплуатации и добавок;
экономичность благодаря отсутствию дорогих материалов;
почти плоская разрядная кривая, что хорошо для силовой электроники, но дает и минусы: неточное определение SoC и сложность балансировки ячеек.

Найдена новая причина снижения производительности литиевых аккумуляторов NMC

Особенности NMC

Никель-марганец-кобальт-оксидные аккумуляторы выделяются высокой плотностью энергии – от 180 до 280 Вт·ч/кг, которую производители могут регулировать путем увеличения или снижения содержания никеля.

Отличительные свойства:

высокая плотность энергии при приемлемой безопасности;
более низкий предел теплового разгона, чем у LFP и LTO;
срок службы 500-3000 циклов в зависимости от содержания никеля и добавок;
дорогие металлы в составе повышают цену аккумуляторных элементов.

Почему литий-титанатные батареи (LTO) безопасны

Особенности LTO

Благодаря своей долговечности и безопасности они снискали популярность в военной промышленности.

плотность энергии от 30 до 110 Вт·ч/кг – это ниже, чем у других литиевых батарей;
удовлетворяют военным стандартам прочности, безопасности;
служат в 10 раз дольше, чем LFP аккумуляторы; на 50–150% дороже, чем NMC.

Итоги

Рассмотренные литий-ионные аккумуляторы схожи по базовому механизму переноса ионов, но различаются по химическому составу. Различные комбинации электродных материалов толкают производительность, плотность энергии и долговечность литиевых батарей в ту или иную сторону. У каждого химсостава свои плюсы и минусы, при этом ни один из них не делает гигантского скачка в плотности энергии без ухудшения безопасности или снижения срока службы.

Материалы сайта не подлежат использованию кем-либо, в какой бы-то ни было форме, включая воспроизведение, распространение, переработку, не иначе как с письменного разрешения редакции Forklift.Blog. Использование материалов сайта без разрешения его владельца является нарушением авторских прав и преследуется по закону.

Темы этой статьи:

Тяговые АКБ

Литий-ионные АКБ

Автор статьи: Энергинский К.А.
Специалист по аккумуляторной технологии
Автор-эксперт в области литий-ионных аккумуляторов

Опубликовано: 26 декабря 2019