LFP наспроти NMC батерии: Длабоко истражување за апликации за складирање на енергија

Пазарот за складирање на енергија е во подем, поттикнат од потребата за стабилност на мрежата, интеграција на обновливи извори на енергија и решенија за резервна енергија. Во срцето на повеќето системи за складирање на енергија во батерии (BESS) лежи литиум-јонската технологија, при што литиум железо фосфат (LFP) и никел манган кобалт (NMC) се двете најистакнати хемиски соединенија.

Изборот на вистинската хемија на батеријата е клучна одлука за секој проект за складирање на енергија, што влијае на перформансите, безбедноста, животниот век и цената. Иако и LFP и NMC имаат докажана евиденција, нивните различни карактеристики ги прават погодни за различни апликации во рамките на огромниот пејзаж за складирање на енергија.

Оваа статија навлегува во детална споредба на LFP и NMC батериите, поточно фокусирајќи се на нивната релевантност и перформанси во системите за складирање енергија (ESS).

Разбирање на основите: Што се LFP и NMC батерии?

И LFP и NMC се типови на литиум-јонски батерии, што значи дека складираат и ослободуваат енергија преку движење на литиумски јони помеѓу позитивна електрода (катода) и негативна електрода (анода). Клучната разлика лежи во материјалот на катодата.

LFP (литиум железен фосфат): Користи LiFePO4 како катоден материјал. Оваа структура е позната по својата исклучителна стабилност.
NMC (никелманган кобалт): Користи мешавина од никел, манган и кобалт оксиди во различни соодноси (на пр., NMC 111, 532, 622, 811) како катода. Со прилагодување на соодносот, производителите можат да оптимизираат за различни својства како што се густината на енергијата или животниот циклус.

Сега, да ги споредиме врз основа на факторите што се најважни за апликациите за складирање на енергија.

Клучни индикатори за перформанси: LFP наспроти NMC во ESS

При оценување на батериите за BESS, неколку технички параметри се од централно значење.

Безбедност

LFP: Генерално се смета за побезбеден поради неговата суштински стабилна оливинска структура. Врската PO во LiFePO4 е посилна од врските метал-оксид во NMC, што го прави помалку склонен кон термичко бегство дури и под сурови услови како преполнување или физичко оштетување. Оваа вродена безбедност е голема предност за големи, стационарни системи за складирање енергија каде што безбедноста е од најголема важност.

NMC: Иако се направени значителни подобрувања, NMC батериите, особено варијантите со висок никел, се помалку термички стабилни од LFP и поподложни на термичко бегство доколку не се управува правилно. Напредните системи за управување со батерии (BMS) и термичкото управување се клучни за обезбедување на безбедноста на NMC.

[Означи за ESS]:За стационарно складирање, супериорниот безбедносен профил на LFP е значајна предност, што потенцијално го поедноставува дизајнот на системот и ги намалува трошоците за безбедносна инфраструктура во споредба со NMC.

Животен циклус

LFP: Типично нуди подолг век на траење во споредба со повеќето NMC хемикалии. LFP батериите често можат да издржат илјадници циклуси на полнење-празнење (на пр., 6.000+ циклуси при 80% DOD) со минимална деградација. Оваа робусност се должи на стабилната кристална структура и помалиот механички стрес за време на циклусот.

NMC: Животниот циклус варира во голема мера во зависност од специфичниот состав на NMC (на пр., помалата содржина на никел како NMC 111 може да има подолг век на траење од NMC 811 со висока содржина на никел). Додека некои формулации на NMC постигнуваат добар животен циклус, LFP генерално има предност за апликации кои бараат многу чести циклуси во текот на многу години, што е вообичаено кај складирањето на мрежно ниво и регулирањето на фреквенцијата.

[Означи за ESS]:Подолгиот век на траење директно се преведува во подолг оперативен век на траење на ESS, намалувајќи ги вкупните трошоци за сопственост во текот на времетраењето на проектот. Издржливоста на LFP е клучен фактор во неговата растечка популарност за складирање на комунални услуги.

Густина на енергија (Wh/kg и Wh/L)

LFP: Има помала густина на енергија во споредба со повеќето NMC формулации. Ова значи дека LFP батеријата ќе биде потешка и поголема од NMC батерија со ист енергетски капацитет.

NMC: Нуди поголема густина на енергија, особено варијанти со висок никел (како NMC 811). Оваа карактеристика е високо ценета во апликации каде што просторот и тежината се критични, како што се електричните возила (EV) за максимизирање на опсегот на возење.

[Означи за ESS]:Иако е важна, високата густина на енергија често е помалку критична за стационарно складирање на енергија (BESS) во споредба со мобилните апликации (EV). Во многу проекти за складирање на мрежно ниво или комерцијално, достапниот простор е помало ограничување отколку во возило, што ја прави пониската густина на енергија на LFP помала неповолност. Безбедноста и животниот век честопати имаат предност.

Цена

LFP: Генерално има пониски трошоци за производство поради изобилството и пониската цена на железо и фосфат во споредба со никелот и кобалтот. LFP често не содржи кобалт, со што се избегнуваат нестабилноста на цените и етичките проблеми поврзани со рударството на кобалт.

NMC: Има тенденција да биде поскап, главно поради флуктуирачките цени на никелот, а особено на кобалтот. Специфичната цена зависи од односот Ni:Mn:Co.

[Означи за ESS]:Економичноста е клучна за распоредување на складирањето на енергија во голем обем. Пониската почетна цена и подолгиот век на траење на LFP придонесуваат за пониски нивелирани трошоци за складирање (LCOS), што го прави економски привлечен за многу BESS проекти.

Моќност (C-стапка)

LFP: Може да обезбеди добар капацитет за напојување, погоден за широк опсег на стапки на полнење/празнење. Иако не е секогаш дизајниран за екстремно високи стапки на C (>5C), LFP добро функционира за типични BESS стапки на C (на пр., од 0,5C до 2C) потребни за нивелирање на оптоварувањето, намалување на врвовите, па дури и за одредена регулација на фреквенцијата.

NMC: NMC со висока содржина на никел понекогаш може да понуди малку поголема моќност за многу тешки импулсни апликации, но стандардниот NMC исто така добро функционира и во типичните BESS барања за моќност.

[Означи за ESS]:И двата хемиски соединенија можат да ги задоволат барањата за моќност на повеќето BESS апликации. Специфичната потребна C-стапка зависи од апликацијата (на пр., регулацијата на фреквенцијата бара поголема C-стапка отколку намалувањето на врвните вредности).

Температурни перформанси

LFP: Генерално работи подобро и е термички постабилен на повисоки температури во споредба со NMC, што го поедноставува термичкото управување во некои средини. Сепак, перформансите на LFP можат да се влошат побрзо од NMC на многу ниски температури.

NMC: Нуди подобри перформанси на многу ниски температури од LFP. Сепак, на високи температури, ризикот од термичко бегство е поголем, што бара робусни системи за ладење.

[Означи за ESS]:Опсезите на работната температура во околината се важни. И двете хемикалии бараат соодветни системи за термичко управување (греење и ладење) за да се одржат оптимални перформанси и животен век, но специфичните барања може да се разликуваат.

LFP наспроти NMC: Табела за споредба за складирање на енергија

Соодветност на примена во складирање на енергија

Врз основа на нивните карактеристики, LFP и NMC ги наоѓаат своите ниши на пазарот за складирање на енергија:

LFP во складирање на енергија:

Складирање на мрежно ниво: Доминантен избор поради високата безбедност, долгиот век на траење и пониската цена, што го прави идеален за нивелирање на оптоварувањето, интеграција на обновлива енергија и зајакнување на капацитетот.

Комерцијално и индустриско (C&I) BESS: Популарно за максимално искористување на потрошувачката, оптимизација на времето на користење и резервна моќност каде што безбедноста и животниот век се клучни.
Резиденцијална ESS: Сè повеќе се претпочита за домашни батериски системи поради безбедноста, долгиот век на траење и намалените трошоци, често во комбинација со соларни фотоволтаични системи.
UPS системи: Замена на оловно-киселински системи во многу апликации за непрекинато напојување поради подолг век на траење и полесна тежина.

NMC во складирање на енергија:

Иако LFP моментално е водечка во наменското стационарно складирање, NMC сè уште може да се најде, особено во системи кои даваат приоритет на малку поголема густина на енергија или работат во многу ладни клими каде што неговите перформанси на ниски температури се предност.

Некои специјализирани апликации кои бараат импулси со екстремно голема моќност би можеле да го земат предвид и NMC, иако варијантите на LFP со голема моќност се подобруваат.

Важно е да се напомене дека како што трошоците на NMC се намалуваат и безбедноста/животот на возилото се подобруваат, тој би можел да поврати одреден степен на напредок во одредени сегменти на BESS.

Заклучок: Избор на вистинска хемија за вашиот проект за ESS

Во сферата на складирање на енергија, изборот помеѓу LFP и NMC хемијата на батериите се сведува на давање приоритет на различни фактори врз основа на специфичните барања на апликацијата.

LFP моментално има значителна предност на пазарот за стационарно складирање на енергија поради неговата вродена безбедност, долг век на траење и економичност, што го прави најдобар избор за повеќето BESS системи на мрежно ниво, градежништво и инсталации (C&I) и станбени BESS системи.

NMC, со својата поголема густина на енергија, останува клучен за апликации каде што просторот и тежината се од премиум значење, особено во индустријата за електрични возила, иако неговите карактеристики исто така еволуираат.

За повеќето проекти за складирање на енергија, робусната безбедност, издржливоста и поволната економија на LFP батериите ги прават претпочитана технологија. Сепак, внимателното разгледување на спецификите на проектот, вклучувајќи го потребниот животен век, работната средина, потребите од енергија и буџетот, е од суштинско значење.

BSLBATT нуди напредни решенија за складирање на енергија во батерии користејќи LFP. Нашата експертиза ви гарантира дека ќе добиете оптимална хемија на батериите и дизајн на системот за вашите уникатни потреби за складирање на енергија.

Истражете ги нашите решенија за LFP батерии:www.bsl-battery.com/products/
Дознајте повеќе за нашите BESS решенија:www.bsl-battery.com/ci-ess/
Контактирајте не за да разговараме за вашиот проект:www.bsl-battery.com/контакт-нас/

Често поставувани прашања (ЧПП)

П1: Која батерија е побезбедна, LFP или NMC, за складирање на енергија во домот?

A: LFP батериите генерално се сметаат за побезбедни за складирање во станбени објекти и во големи складишта поради нивната постабилна хемиска структура, што го намалува ризикот од термичко бегство во споредба со NMC, особено во случај на оштетување или преполнување.

П2: Зошто LFP батериите денес почесто се користат во складирањето на енергија на мрежно ниво?

A: Комбинацијата на LFP од висока безбедност, многу долг век на траење и пониска цена го прави многу исплатлив и сигурен за големи, стационарни апликации кои бараат дневно циклирање и долг работен век.
П3: Дали помалата густина на енергија на LFP е важна за складирање на енергија?

A: Иако тоа значи дека LFP системите се помасивни и потешки од еквивалентните NMC системи, ова често е помалку критично за стационарни инсталации каде што ограничувањата за простор и тежина не се толку строги како кај мобилните апликации како што се електричните возила.

П4: Која е типичната разлика во животниот век помеѓу LFP и NMC батериите во BESS?

A: LFP батериите обично нудат значително подолг век на траење (честопати 6.000+ циклуси или 10+ години) во споредба со повеќето NMC батерии што се користат во ESS (што може да се движи од 1.000 до 4.000 циклуси или 5-10 години, во зависност од составот и употребата). Календарскиот век на траење исто така игра улога.

П5: Дали цената на NMC батериите се намалува?

A: Да, трошоците за батерии се намалуваат низ целиот спектар, вклучувајќи го и NMC. Сепак, LFP генерално одржува предност во однос на трошоците, делумно поради трошоците за материјали (нема кобалт во LFP) и поедноставено производство во некои случаи.