השוואה בין סוללות LFP&NMC
Aug 10, 2020
פוספט ברזל ליתיום (LFP)
בשנת 1996, אוניברסיטת טקסס (ותורמים אחרים) גילתה פוספט כחומר הקתודה לסוללות ליתיום נטענות. לליתיום פוספט ביצועים אלקטרוכימיים טובים ועמידות נמוכה. זה מושג על ידי חומרי קתודה ננו-פוספטים. יתרונותיה העיקריים הם דירוג זרם גבוה וחיי מחזור ארוכים. בנוסף, יש לו יציבות תרמית טובה ושיפור בטיחות וסובלנות.
בהשוואה למערכות יון ליתיום אחרות, ליתיום פוספט שומר על סובלנות גבוהה יותר במתח גבוה לאורך זמן, והלחץ נמוך יותר. כפשרה, המתח הנמוך של 3.2V / סוללה יכול להפחית את האנרגיה הספציפית לרמה נמוכה יותר מאשר ליתיום מנגן. ברוב הסוללות, טמפרטורה נמוכה תפחית את הביצועים, טמפרטורת אחסון מוגברת תקצר את חיי הסוללה, וליתיום פוספט אינו יוצא מן הכלל.
לליתיום פוספט יש פריקה עצמית גבוהה יותר מסוללות ליתיום-יון אחרות, העלולות לגרום לבעיות שיווי משקל במהלך ההזדקנות.
ליתיום פוספט משמש לעתים קרובות להחלפת סוללות עופרת.
תחמוצת קובלט מנגן ניקל ליתיום (NMC)
אחת ממערכות הליתיום יון המצליחות ביותר היא שילוב הקתודות ניקל-מנגן-קובלט (NMC). סוללות תחמוצת ליתיום-ניקל-מנגן-קובלט, המכונות גם סוללות תחמוצת ליתיום-מנגן-קובלט, עשויות מכמה חומרים הנפוצים בסוללות ליתיום-ברזל אחרות. זה כולל שילוב קתודה של ניקל, מנגן וקובלט
ה- NMC באותה סוללה מותאם להספק ספציפי, הקיבולת שלו היא כ 2000MWh בלבד, אך הוא יכול לספק זרם פריקה רציף של 20A.
האנודה המבוססת על סיליקון תגיע ל -4000 mAh ומעלה, אך יכולת העומס מופחתת וחיי המחזור קצרים יותר. לסיליקון שנוסף לגרפיט יש חסרון שהאנודה צומחת ומתכווצת עם טעינה ופריקה, מה שהופך את התכונות המכניות של הסוללה ללא יציבות.
כמו סוגים אחרים של סוללות ליתיום-יון, גם לסוללות NMC יכולות להיות אנרגיה ספציפית גבוהה או הספק ספציפי גבוה. עם זאת, לא יכולה להיות להם שתי התכונות. מצברים כאלה נמצאים לרוב בכלים חשמליים ובנעות רכב.
יחס תערובת הקתודות הוא בדרך כלל שליש ניקל, שליש מנגן ושליש קובלט, מה שאומר שעלויות חומרי הגלם נמוכות יותר מאשר אפשרויות אחרות מכיוון שקובלט עצמו יכול להיות יקר למדי. על פי אוניברסיטת הסוללה, סוג זה של מצבר נפוץ גם ברכבים חשמליים בשל קצב חימום עצמי נמוך במיוחד.
כמה זמן סוללת ליתיום 6000mAh מתרוקנת בעומס של 300 אמפר?
סוללה זו מיועדת להפקת 0.3 אמפר תוך 20 שעות. תמיד יש מגביל שמארז סוללות ליתיום כדי להבטיח שלא תשאב יותר מדי כוח ותפגע בסוללה. ניסיון לצייר 300 אמפר ייחשב כקצר קצר ומגביל יופעל כדי למנוע נזק לסוללה. אם זה לא נעשה, אש ופיצוץ יתרחשו זמן קצר לאחר הטעינה.
כאשר סוללת הליתיום-יון מתה לצמיתות, מה גורם לה?
כאשר מתח הפריקה של כל סוללה של סוללת הליתיום נמוך מ -3.0 וולט, הקתודה תיכשל, ובסופו של דבר האנודה תהיה קצרה, כך שהסוללה אינה יכולה לעבוד כלל. ככל שפריקה רבה יותר, כך קצב ההתרחשות מהיר יותר. כאשר המתח של כל סוללה של סוללת ליתיום יון מגיע ל -3.2 וולט, הקפד להפסיק את הפריקה כדי למנוע נזק.
בנוסף, כאשר משתמשים בסוללה ומחוממת, היא שוברת את שכבת ה- SEI הדקה מאוד על האנודה. שכבה זו נוצרת בקפידה בתהליך ייצור הסוללה. אם שכבה פגומה או עבה מדי, היא תגרום לחומר הכימי להיכשל או להיכשל, וכתוצאה מכך יהיה יותר חום וכשלים נוספים.