LFP супраць NMC-акумулятараў: падрабязны агляд прымянення для захоўвання энергіі

Рынак назапашвання энергіі перажывае бум, абумоўлены неабходнасцю стабільнасці электрасеткі, інтэграцыі аднаўляльных крыніц энергіі і рашэнняў для рэзервовага харчавання. У аснове большасці сістэм назапашвання энергіі на аснове акумулятараў (BESS) ляжыць літый-іённая тэхналогія, прычым два найбольш распаўсюджаныя хімічныя кампаненты — літый-жалезны фасфат (LFP) і нікель-марганец-кобальт (NMC).

Выбар правільнага хімічнага складу акумулятара з'яўляецца найважнейшым рашэннем для любога праекта па захоўванні энергіі, якое ўплывае на прадукцыйнасць, бяспеку, тэрмін службы і кошт. Нягледзячы на ​​тое, што як LFP, так і NMC маюць даказаны вопыт, іх адметныя характарыстыкі робяць іх прыдатнымі для розных ужыванняў у шырокім ландшафце захоўвання энергіі.

У гэтым артыкуле падрабязна параўноўваюцца акумулятары LFP і NMC, асабліва іх актуальнасць і прадукцыйнасць у сістэмах назапашвання энергіі (ESS).

Разуменне асноў: што такое акумулятары LFP і NMC?

Як LFP, так і NMC — гэта тыпы літый-іённых акумулятараў, гэта значыць, яны захоўваюць і вызваляюць энергію праз рух іонаў літыя паміж станоўчым электродам (катодам) і адмоўным электродам (анодам). Асноўнае адрозненне заключаецца ў матэрыяле катода.

LFP (літый-жалезны фасфат): у якасці катоднага матэрыялу выкарыстоўваецца LiFePO4. Гэтая структура вядомая сваёй выключнай стабільнасцю.
NMC (нікельмарганцавы кобальт): у якасці катода выкарыстоўваецца сумесь аксідаў нікеля, марганцу і кобальту ў розных суадносінах (напрыклад, NMC 111, 532, 622, 811). Рэгулюючы суадносіны, вытворцы могуць аптымізаваць розныя ўласцівасці, такія як шчыльнасць энергіі або тэрмін службы.

Цяпер давайце параўнаем іх на аснове фактараў, найбольш важных для прымянення назапашвання энергіі.

Ключавыя паказчыкі эфектыўнасці: LFP супраць NMC у ESS

Пры ацэнцы акумулятараў для BESS цэнтральнае месца займаюць некалькі тэхнічных параметраў.

Бяспека

LFP: Звычайна лічыцца больш бяспечным дзякуючы сваёй унутрана стабільнай структуры алівіну. Сувязь PO ў LiFePO4 мацнейшая, чым сувязі метал-аксід у NMC, што робіць яго менш схільным да цеплавога перагрэву нават у суровых умовах, такіх як перазарадка або фізічнае пашкоджанне. Гэтая ўласцівая бяспека з'яўляецца галоўнай перавагай для буйных стацыянарных сістэм назапашвання энергіі, дзе бяспека мае першараднае значэнне.

NMC: Нягледзячы на ​​значныя паляпшэнні, акумулятары NMC, асабліва з высокім утрыманнем нікеля, менш тэрмаўстойлівыя, чым LFP, і больш схільныя да цеплавога разгону пры няправільным кіраванні. Пашыраныя сістэмы кіравання акумулятарамі (BMS) і цеплавое кіраванне маюць вырашальнае значэнне для забеспячэння бяспекі NMC.

[Асаблівасці для ESS]:Для стацыянарнага захоўвання дадзеных выдатны профіль бяспекі LFP з'яўляецца значнай перавагай, патэнцыйна спрашчаючы праектаванне сістэмы і зніжаючы выдаткі на інфраструктуру бяспекі ў параўнанні з NMC.

Жыццёвы цыкл

LFP: Звычайна прапануе больш працяглы тэрмін службы ў параўнанні з большасцю хімічных рэчываў NMC. Акумулятары LFP часта могуць вытрымліваць тысячы цыклаў зарадкі-разрадкі (напрыклад, больш за 6000 цыклаў пры 80% DOD) з мінімальнай дэградацыяй. Гэтая ўстойлівасць абумоўлена стабільнай крышталічнай структурай і меншым механічным напружаннем падчас цыклічнай зарадкі-разрадкі.

NMC: Тэрмін службы NMC моцна адрозніваецца ў залежнасці ад канкрэтнага складу NMC (напрыклад, NMC 111 з нізкім утрыманнем нікеля можа мець большы тэрмін службы, чым NMC 811 з высокім утрыманнем нікеля). Хоць некаторыя рэцэптуры NMC дасягаюць добрага тэрміну службы, LFP звычайна мае перавагу для прымянення, якія патрабуюць вельмі частых цыклаў на працягу многіх гадоў, што звычайна з'яўляецца ў сеткавых назапашвальніках і рэгуляванні частаты.

[Асаблівасці для ESS]:Больш працяглы тэрмін службы непасрэдна азначае больш працяглы тэрмін эксплуатацыі ESS, што зніжае агульны кошт валодання на працягу ўсяго праекта. Даўгавечнасць LFP з'яўляецца ключавым фактарам яго росту папулярнасці для захоўвання энергіі маштабу камунальных паслуг.

Шчыльнасць энергіі (Вт·г/кг і Вт·г/л)

LFP: Мае меншую шчыльнасць энергіі ў параўнанні з большасцю NMC-фармацэўтычных складаў. Гэта азначае, што акумулятар LFP будзе цяжэйшым і большым, чым акумулятар NMC такой жа ёмістасці.

NMC: Забяспечвае больш высокую шчыльнасць энергіі, асабліва варыянты з высокім утрыманнем нікеля (напрыклад, NMC 811). Гэтая характарыстыка высока цэніцца ў тых выпадках, калі прастора і вага маюць вырашальнае значэнне, напрыклад, у электрамабілях (EV) для максімальнага павелічэння запасу ходу.

[Асаблівасці для ESS]:Нягледзячы на ​​важнасць, высокая шчыльнасць энергіі часта менш крытычная для стацыянарных назапашвальнікаў энергіі (BESS) у параўнанні з мабільнымі прыладамі (EV). У многіх праектах маштабнага або камерцыйнага захоўвання энергіі даступная прастора з'яўляецца меншым абмежаваннем, чым у транспартным сродку, таму ніжэйшая шчыльнасць энергіі LFP менш з'яўляецца недахопам. Бяспека і тэрмін службы часта маюць прыярытэт.

Кошт

ЛФП: Звычайна мае больш нізкі вытворчы кошт з-за багацця і больш нізкага кошту жалеза і фасфату ў параўнанні з нікелем і кобальтам. ЛФП часта не ўтрымлівае кобальту, што дазваляе пазбегнуць валацільнасці цэн і этычных праблем, звязаных са здабычай кобальту.

NMC: Як правіла, даражэйшы, галоўным чынам з-за ваганняў цэн на нікель і асабліва кобальт. Канкрэтны кошт залежыць ад суадносін Ni:Mn:Co.

[Асаблівасці для ESS]:Эканамічная эфектыўнасць мае вырашальнае значэнне для маштабнага разгортвання сістэм захоўвання энергіі. Больш нізкі пачатковы кошт і больш працяглы тэрмін службы LFP спрыяюць больш нізкай узроўневай кошту захоўвання (LCOS), што робіць яго эканамічна прывабным для многіх праектаў BESS.

Магутнасць (C-rate)

LFP: Можа забяспечваць добрую магутнасць, прыдатную для дыяпазону хуткасцей зарадкі/разрадкі. Хоць LFP не заўсёды прызначаны для надзвычай высокіх хуткасцей зарадкі/разрадкі (>5C), ён добра працуе пры тыповых хуткасцях зарадкі BESS (напрыклад, ад 0,5C да 2C), неабходных для выраўноўвання нагрузкі, ліквідацыі пікаў і нават некаторай рэгуляцыі частаты.

NMC: Высоканікелевы NMC часам можа прапанаваць крыху большую магутнасць для вельмі патрабавальных імпульсных прыкладанняў, але стандартны NMC таксама добра спраўляецца з тыповымі патрабаваннямі да магутнасці BESS.

[Асаблівасці для ESS]:Абодва хімічныя складнікі могуць задаволіць патрабаванні да магутнасці большасці прыкладанняў BESS. Неабходная канкрэтная хуткасць рэгулявання C залежыць ад прыкладання (напрыклад, для рэгулявання частаты патрабуецца больш высокая хуткасць C, чым для памяншэння пікаў).

Тэмпературныя характарыстыкі

LFP: Звычайна працуе лепш і больш тэрмічна стабільны пры больш высокіх тэмпературах у параўнанні з NMC, што спрашчае кіраванне тэмпературай у некаторых асяроддзях. Аднак пры вельмі нізкіх тэмпературах прадукцыйнасць LFP можа пагаршацца хутчэй, чым NMC.

NMC: Забяспечвае лепшую прадукцыйнасць пры вельмі нізкіх тэмпературах, чым LFP. Аднак пры высокіх тэмпературах рызыка цеплавога перагрэву вышэйшая, што патрабуе надзейных сістэм астуджэння.

[Асаблівасці для ESS]:Важныя дыяпазоны тэмператур навакольнага асяроддзя. Абедзве хімічныя рэчывы патрабуюць адпаведных сістэм рэгулявання тэмпературы (нагрэву і астуджэння) для падтрымання аптымальнай прадукцыйнасці і тэрміну службы, але канкрэтныя патрабаванні могуць адрознівацца.

LFP супраць NMC: параўнальная табліца для захоўвання энергіі

Прыдатнасць прымянення ў назапашванні энергіі

Зыходзячы са сваіх характарыстык, LFP і NMC знаходзяць свае нішы на рынку назапашвання энергіі:

LFP у назапашванні энергіі:

Сховішчы маштабу сеткі: дамінуючы выбар дзякуючы высокай бяспецы, працягламу тэрміну службы і нізкай кошту, што робіць іх ідэальнымі для выраўноўвання нагрузкі, інтэграцыі аднаўляльных крыніц энергіі і падтрымання магутнасці.

Камерцыйныя і прамысловыя (C&I) BESS: папулярныя для скарачэння пікавых нагрузак, аптымізацыі часу выкарыстання і рэзервовага харчавання, дзе бяспека і тэрмін службы маюць вырашальнае значэнне.
Бытавыя ESS: усё часцей аддаюць перавагу хатнім акумулятарным сістэмам з-за бяспекі, працяглага тэрміну службы і зніжэння выдаткаў, часта ў спалучэнні з сонечнымі фотаэлектрычнымі батарэямі.
Сістэмы бесперабойнага сілкавання: замена свінцова-кіслотных акумулятараў у многіх сістэмах бесперабойнага сілкавання дзякуючы больш працягламу тэрміну службы і меншай вазе.

NMC у назапашванні энергіі:

Нягледзячы на ​​тое, што LFP у цяперашні час з'яўляецца лідарам у галіне спецыялізаванага стацыянарнага захоўвання энергіі, NMC усё яшчэ можна знайсці, асабліва ў сістэмах, якія аддаюць перавагу крыху большай шчыльнасці энергіі або працуюць у вельмі халодным клімаце, дзе яго нізкатэмпературная прадукцыйнасць з'яўляецца перавагай.

У некаторых спецыялізаваных прымяненнях, якія патрабуюць імпульсаў надзвычай высокай магутнасці, таксама можна разгледзець магчымасць выкарыстання NMC, хоць варыянты LFP высокай магутнасці ўдасканальваюцца.

Важна адзначыць, што па меры зніжэння выдаткаў на NMC і паляпшэння бяспекі/тэрміну службы, яны могуць аднавіць свае пазіцыі ў пэўных сегментах BESS.

Выснова: Выбар правільнай хіміі для вашага праекта ESS

У сферы захоўвання энергіі выбар паміж хіміяй акумулятараў LFP і NMC зводзіцца да прыярытэтызацыі розных фактараў у залежнасці ад канкрэтных патрабаванняў прымянення.

У цяперашні час LFP мае значную перавагу на рынку стацыянарных назапашвальнікаў энергіі дзякуючы сваёй бяспецы, працягламу тэрміну службы і эканамічнай эфектыўнасці, што робіць яго найлепшым выбарам для большасці сеткавых, канфігурацыйных і інжынерных, а таксама жылых BESS.

ЯМК, з яго больш высокай шчыльнасцю энергіі, застаецца вырашальным для прымянення, дзе прастора і вага маюць абмежаванае значэнне, асабліва ў галіне электрамабіляў, хоць яго характарыстыкі таксама развіваюцца.

Для большасці праектаў па захоўванні энергіі надзейная бяспека, даўгавечнасць і выгадныя эканамічныя паказчыкі акумулятараў LFP робяць іх пераважнай тэхналогіяй. Аднак важна ўважліва ўлічваць спецыфіку праекта, у тым ліку неабходны тэрмін службы, умовы эксплуатацыі, патрэбы ў электраэнергіі і бюджэт.

BSLBATT прапануе перадавыя рашэнні для акумулятараў з выкарыстаннем LFP. Наш вопыт гарантуе, што вы атрымаеце аптымальны хімічны склад акумулятараў і канструкцыю сістэмы ў адпаведнасці з вашымі унікальнымі патрэбамі ў захоўванні энергіі.

Азнаёмцеся з нашымі рашэннямі для акумулятараў LFP:www.bsl-battery.com/products/
Даведайцеся пра нашы рашэнні BESS:www.bsl-battery.com/ci-ess/
Звяжыцеся з намі, каб абмеркаваць ваш праект:www.bsl-battery.com/contact-us/

Часта задаваныя пытанні (FAQ)

Пытанне 1: Які акумулятар бяспечнейшы, LFP ці NMC, для захоўвання энергіі ў доме?

A: Акумулятары LFP звычайна лічацца больш бяспечнымі для жылых памяшканняў і буйных захоўванняў з-за іх больш стабільнай хімічнай структуры, што зніжае рызыку цеплавога перагрэву ў параўнанні з NMC, асабліва ў выпадку пашкоджання або перазарадкі.

Пытанне 2: Чаму акумулятары LFP сёння часцей выкарыстоўваюцца ў сеткавых назапашвальніках энергіі?

A: Спалучэнне высокай бяспекі, вельмі доўгага тэрміну службы і нізкай кошту ў LFP робіць яго вельмі эканамічна эфектыўным і надзейным для буйных стацыянарных прымяненняў, якія патрабуюць штодзённай цыклічнай працы і працяглага тэрміну службы.
Пытанне 3: Ці мае значэнне ніжэйшая шчыльнасць энергіі LFP для захоўвання энергіі?

A: Хоць гэта азначае, што сістэмы LFP больш грувасткія і цяжэйшыя за эквівалентныя сістэмы NMC, гэта часта менш крытычна для стацыянарных установак, дзе абмежаванні па прасторы і вазе не такія строгія, як у мабільных прыладах, такіх як электрамабілі.

Пытанне 4: Якая тыповая розніца ў тэрміне службы паміж батарэямі LFP і NMC у BESS?

A: Батарэі LFP звычайна маюць значна большы тэрмін службы (часта больш за 6000 цыклаў або больш за 10 гадоў) у параўнанні з большасцю акумулятараў NMC, якія выкарыстоўваюцца ў ESS (які можа вагацца ад 1000 да 4000 цыклаў або 5-10 гадоў у залежнасці ад складу і выкарыстання). Каляндарны тэрмін службы таксама адыгрывае важную ролю.

Пытанне 5: Ці зніжаецца кошт акумулятараў NMC?

A: Так, кошт акумулятараў па ўсіх напрамках зніжаецца, у тым ліку і NMC. Аднак, LFP у цэлым захоўвае перавагу ў кошце, часткова з-за выдаткаў на матэрыялы (адсутнасць кобальту ў LFP) і спрашчэння вытворчасці ў некаторых выпадках.