Pochopení budoucnosti BMW: LFP vs. NMC baterie v elektrických vozidlech
Pochopení přesné definice lithiových baterií může být matoucí kvůli rozšířeným mylným představám. Otázky týkající se rozdílů mezi lithium-iontovými bateriemi a lithium-železofosfátovými bateriemi jsou plné nepřesných a zavádějících odpovědí.
V tomto článku vám ušetříme čas poskytnutím přesných informací a konkrétních postřehů k nejčastější otázce na webu: NMC vs. LFP – co je odlišuje?“
Lithium-iontové baterie – pro zelený přechod.
Lithium-iontové baterie, běžně označované jako Li-Ion baterie, se staly nepostradatelnou součástí našeho každodenního života a hrají klíčovou roli při zeleném přechodu k obnovitelným zdrojům energie.
Tyto dobíjecí elektrárny nám nejen umožňují investovat do řešení off-grid, solární a větrné energie, ale také nám umožňují efektivně ukládat přebytečnou energii pro budoucí použití v našich zařízeních.
Výsledkem je, že baterie NMC nacházejí široké uplatnění v rezidenčních i průmyslových systémech skladování energie.
Složení lithium-iontových baterií je strukturováno grafitovou anodou (-) a katodou (+) vyrobenými z různých materiálů, které definují chemii baterie.
Během nabíjecích a vybíjecích cyklů se lithium-ionty pohybují tam a zpět mezi kladnými a zápornými elektrodami, generují tok elektronů a tím vytvářejí elektrický proud. Tento jedinečný proces umožňuje lithium-iontovým bateriím být vysoce účinnými a všestrannými zdroji energie pro různé aplikace.
Lithium-iontové baterie — NMC
Oxidy niklu a manganu kobaltu, nebo NMC, jsou baterie s katodou postavenou z lithia, manganu a oxidu kobaltu. Tyto dobíjecí elektrárny se ukázaly jako preferovaná možnost pro širokou škálu aplikací.
Díky prodloužené životnosti a vysoké hustotě energie (kapacita uložit značné množství energie v porovnání s jejich velikostí a hmotností) jsou baterie NMC preferovaným zdrojem energie (ukládají až 150/200 Wh/kg). To je důležité zejména u přenosných přístrojů, které vyžadují hodně energie, aby fungovaly po delší dobu, jako jsou mobilní telefony, notebooky a další elektronická zařízení.
Kromě velkého množství energie uložené v bateriích NMC je odlišuje od jiných technologií baterií ještě jeden atribut: cyklus s dlouhou životností. Než se jejich výkon začne snižovat, baterie NMC vydrží 500-1 cyklů. Díky své síle jsou ideální pro použití ve vozidlech a digitálních přístrojích, které vyžadují pravidelné nabíjení a vybíjení.
Protože lithium-iontové baterie obsahují hořlavé elektrolyty, musí se s nimi vždy zacházet opatrně, aby nedošlo k poškození baterie. Jinak hrozí nebezpečí výbuchu a požáru.
Nikl-manganové baterie s oxidem kobaltu
Cathode
– Lithium, mangan, oxid kobaltu
Anoda
Specifická energie (hustota energie)
Jmenovité napětí
Sazby poplatků
– Od 0,7 C do 1,0 C (vyšší nabití může baterii poškodit)
Míra vybíjení
Životní cyklus
Skladovatelnost
Lithium-železo fosfátové baterie – LFP
LFP, také nazývané LiFePO4 baterie, jsou formou lithium-iontové baterie, ve které je jako katodový materiál použit fosforečnan železitý. Tato jedinečná kombinace má různé výhody, které vedly k její rostoucí oblibě. Ve srovnání s jinými bateriemi mohou vydrží 1000-10,000 XNUMX životních cyklů bez snížení výkonu. Díky tomu jsou LiFePO4 baterie ideální pro aplikace, které vyžadují časté nabíjení a vybíjení (například elektromobily, které vyžadují každodenní nabíjení).
V posledních letech zaznamenaly LFP baterie prudký nárůst popularity, a to především díky jejich vynikajícím bezpečnostním prvkům. Tyto baterie vykazují pozoruhodnou odolnost vůči tepelnému úniku, což je kritický stav, který může u jiných typů baterií vést k nekontrolovanému zahřívání, požárům a výbuchům. Tento výjimečný bezpečnostní profil činí z baterií LFP ideální volbu pro aplikace, kde je bezpečnost nanejvýš důležitá, např systémy skladování energie.
Vlastní bezpečnost baterií LFP spočívá v jejich schopnosti zůstat chladné i při přebíjení nebo přehřívání. Jedinečné vlastnosti fosfátové katody zabraňují jejímu spálení nebo prasknutí za takových okolností a zajišťují spolehlivý a bezpečný provoz. V důsledku toho získávají baterie LFP významnou trakci jako preferovaná volba pro aplikace, které vyžadují nejvyšší úroveň zajištění bezpečnosti.
Lithium-železofosfátové baterie mají zároveň extrémně nízkou rychlost samovybíjení. To znamená, že baterie vydrží nabité po delší dobu, když se nepoužívají, a není třeba je často dobíjet. Baterie LFP mají a trvanlivost 350 dní. Díky tomu jsou ideální pro záložní napájecí systémy a pro málo používaná zařízení.
Je to odvážný nový svět pro nadšence a laiky, pokud jde o elektrická vozidla. V průběhu let jsme se museli seznámit s řadou termínů, které se v automobilovém lexikonu objevovaly jen zřídka – pokud vůbec. Jednou z oblastí, které se týkají elektrických vozidel, je chemie baterií; Konkrétně lithium-iontový typ. Dnes se podíváme na dvě nejběžnější varianty baterií: LFP (lithium-železo fosfát) a NMC (nikl-mangan-kobalt). A samozřejmě, jaký mají vztah k elektromobilům BMW dneška a zítřka.
<strong>Jaký je rozdíl: LFP a NMC</strong>
Začněme tedy tím, co je v současnosti (hah!) nejběžnějším typem baterie, který se nachází pod plechem elektromobilů: baterie NMC. Baterie NMC jsou hustší než baterie LFP a obvykle jsou odolnější vůči teplotním extrémům. Už jen tyto dva důvody z nich činí solidní volbu pro automobilové aplikace. NMC je hustší a umožňuje výrobcům automobilů snížit hmotnost – zvýšit výkon a teoreticky i dojezd. Baterie NMC mají obvykle životnost přibližně deset let a nabízejí 1,000 2,500 až XNUMX XNUMX nabíjecích cyklů.
Alternativa k bateriím NMC řeší některé dobře propagované nedostatky, které mají. Baterie LFP jsou sice méně husté, ale stabilnější. Neuvolňují kyslík, pokud se vznítí, a tepelný únik je méně pravděpodobný kvůli vyšší počáteční teplotě. Baterie LFP nabízejí delší projektovanou životnost a slibují 2,500 5,000-100 XNUMX cyklů bez obav. LFP soupravy jsou také o něco uživatelsky přívětivější, protože je můžete také pravidelně nabíjet na XNUMX procent a nemusíte se tolik starat o degradaci, na rozdíl od baterie NMC.
Nesmírně důležitá věc, kterou je třeba zvážit, je, že výroba baterií LFP je také levnější a jsou považovány za udržitelnější možnost, protože se vyhýbají těžkým kovům, jako je kobalt a nikl. I když se někdy nesprávně propaguje jako „netoxické“, baterie LFP stále jsou méně toxický než NMC. Abych to shrnul: LFP baterie jsou méně husté – což znamená menší dosah – a nabízejí menší odolnost vůči teplotním rozdílům. Ale jsou levnější, šetrnější k životnímu prostředí a nabízejí delší životnost.
<strong>Používají vozidla BMW LFP nebo NMC baterie?</strong>
V době psaní tohoto článku se všechna vozidla BMW spoléhají na baterie NMC. Použití „chemie bohaté na nikl“ – jako to dělají BMW i4 a BMW iX – zaručuje, že všechny současné baterie BMW jsou NMC. Ale BMW hodně mluvilo o své technologii baterií Gen6. Premiéru by měla mít u vozů nové třídy, které se začínají vyrábět v příštím roce. Zatímco pozornost byla z velké části věnována polovodičovým bateriím, BMW v tiskové zprávě z roku 2022 také zmiňuje, že jejich „technologie baterií šesté generace také poprvé nabízí možnost použití katod vyrobených z fosforečnanu lithného a železa (LFP).
Počkejte, tak na které straně jsme?
Baterie LFP i NMC mají výhody, ale je jasné, že LFP je udržitelnější volbou. Už jen snižující se toxicita a delší životnost z nich v tomto smyslu činí „krok vpřed“. Škoda je, že z hlediska výkonu jsou baterie NMC zdánlivě lepší, nabízejí vyšší hustotu (a s tím spojené výhody, jako je nižší hmotnost) a lepší výkon.
Doufejme, že BMW implementuje další změny, které udrží hmotnost přiměřenou – nevím, jestli internet dokáže kolektivně strávit ještě těžší BMW M5 ve 2030. letech 3. století. Možná je pozoruhodné, že Tesla stále používá NMC ve svých výkonných vozidlech – tj. Model XNUMX Performance a Model S Plaid. Je tedy teoreticky možné, že některá vozidla BMW EV nové generace poběží LFP, zatímco výkonné modely používají NMC. To ukáže až čas.