Детальное сравнение литиевых аккумуляторов LFP, NCA, NMС 

LFP, NMC и NCA – это три типа тяговых литий-ионных батарей, которые массово используются в электротранспорте. В электрической складской технике (погрузчиках, штабелерах, тележках) устанавливают преимущественно LFP аккумуляторы, поскольку они недорогие и безопасные. Однако, если хочется больше производительности, то можно поставить NMC. Дорогие аккумуляторы NCA редко применяют в электропогрузчиках, в основном, если требуется исключительная мощность и производительность. Давайте детально рассмотрим различия между этими литий-ионными батареями.

Аккумуляторы LFP

Особенности литий-железо-фосфатных тяговых батарей:

• Невысокая плотность энергии в сравнении с NCA, NMC. Хорошим показателем считается 160 Вт·ч/кг.
• В аккумуляторных элементах LFP отсутствуют дорогие материалы (кобальт, никель), что делает их более доступными. Это выгодная замена устаревшим свинцово-кислотным батареям.
• Литий-железо-фосфатные аккумуляторы отличаются высокой термостойкостью, стабильной внутренней структурой.
• Долговечность – свыше 2000 циклов.

При тепловом разгоне они нагреваются до 283–448°С при пике термостойкости в 700-800°C. В результате они могут дымиться. Даже когда катод разлагается при температуре выше 700°С, то реакция проистекает без выделения большого количества кислорода. Вероятность пожара и взрыва крайне низкая, поскольку давление внутри ячеек практически не растет. Высокая безопасность делает LFP разумным выбором для промышленного применения, кроме того снижаются требования к плате BMS (системе управления батареей).

Аккумуляторы NMC

Особенности никель-кобальт-марганцевых тяговых батарей:

• Невысокое содержание кобальта снижает стоимость производства.
• Плотности энергии находится посередине между LFP и NCA. Она может достигать 200 Вт·ч/кг.
• Температуры теплового разгона также средние, что неплохо для безопасности. Вероятность возгорания или взрыва ниже, чем у NCA аккумуляторов.
• Термическая стабильность плохая: из-за высокого содержания никеля при перегреве возникают побочные реакции, и структура электролита распадается.

В целом, аккумуляторные элементы NMC считаются выгодным решением для сборки недорогих, но мощных тяговых батарей с приемлемой безопасностью.

Аккумуляторы NCA

Особенности никель-кобальт-алюминиевых тяговых батарей:

• Отличная плотность энергии – 260 Вт·ч/кг (в лучших образцах – 350 Вт·ч/кг).
• Термическая стабильность низкая. Чем больше в катодном материале никеля, тем она хуже. Чрезмерная зарядка может вызвать тепловой разгон уже при 65-80°С, что приводит к разогреву элементов до 739–1075°С. Вероятность возгорания высокая, поэтому нужно предпринимать меры безопасности: устанавливать системы терморегуляции или охлаждения, высококачественную плату BMS.
• Содержащийся в катоде алюминий при перегреве вызывает побочную реакцию с выделением большого количества газа, что приводит к деформации, вздутию аккумуляторных элементов. Рекомендуется использовать аккумуляторы NCA с цилиндрическими ячейками, которые более устойчивы к внутреннему давлению.

Сравнительная таблица литий-ионных батарей LFP, NCA, NMC