Сравнение литий-ионных аккумуляторов NMC, LFP, LTO: плюсы и минусы

Разнообразие литий-ионных аккумуляторов на современном рынке постоянно растёт. Уже разработаны новые химические составы: LCO (LiCoO2), LMO (LiMn2O4), LTO (Li4Ti5O12), LFP (LiFePO4), NMC (LiNiMnCoO2), NCA (LiNiCoAlO2) и другие. Каждые из них имеют свои сильные и слабые стороны, которые обуславливают сферу их применения. К примеру, батареи LFP или NMC считаются наиболее безопасными, поэтому активно используются в промышленной технике и оборудовании. Реже для этих целей эксплуатируют дорогостоящие тяговые аккумуляторы типа LTO. Подробнее о плюсах и минусах различных химических составов АКБ читайте в нашем материале.

Аноды и катоды Li-ion аккумуляторов

Литиевые батареи функционируют за счет движения ионов между полярными электродами. В LFP и NMC аккумуляторах анод содержит графит с различными добавками, состав которых не разглашается. В LTO элементах в качестве анода выступает пентатитанат лития. При этом материалы катода обычно более разнообразны:

• для LFP — литий-железо-фосфат;
• для NMC — композицию из оксида никеля, кобальта, марганца и лития;
• для LTO — графит или литий-железо-фосфат.

Чтобы улучшить характеристики, производители обогащают катодные составы секретными присадками, которые также способны продлить срок службы аккумулятора.

Особенности литий-железо-фосфатных АКБ (LiFePO4 или LFP)

Литий-железо-фосфатные элементы стали популярными благодаря массовому производству в Китае. Их активно закупают мелкие и средние производители литиевых АКБ. Плотность энергии таких источников питания варьируется от 90 до 160 Вт·ч/кг, поэтому они оптимальны для работы подъёмно-погрузочной техники.

Главные отличительные характеристики:

• прочная структура ячеек;
• срок эксплуатации — от 2000 до 7000 циклов;
• отсутствие дорогостоящих материалов в составе;
• плоская разрядная кривая может вызвать сложности при балансировке ячеек и определении уровня заряда аккумулятора, но подходит для силовой электроники;
• плотность энергии уступает показателям NMC.

Особенности никель-кобальт-марганцовых АКБ (NMC)

Никель-марганец-кобальт-оксидные тяговые батареи отличаются высокой плотностью энергии — от 180 до 280 Вт·ч/кг. При этом показатель регулируется за счет изменения концентрации никеля.

Главные отличительные характеристики:

• качественное соотношение энергоплотности и безопасности;
• более низкий порог теплоразгона по сравнению с LFP и LTO;
• срок службы от 500 до 3000 циклов;
• высокая стоимость из-за наличия дорогостоящих металлов.

Особенности литий-титанатных АКБ (LTO)

Этот тип батарей считается наиболее безопасным и долговечным. Такие тяговые источники питания активно используются для нужд военной промышленности.

Главные отличительные характеристики:

• соответствуют стандартам прочности и безопасности для военной техники и оборудования;
• срок службы десятикратно превышает показатели LFP;
• невысокая плотность энергии от 30 до 110 Вт·ч/кг;
• дороже NMC аккумуляторов на 50–150%.

Заключение

Все рассмотренные литиевые батареи работают практически по одинаковому принципу переноса ионов. В зависимости от химического состава элементов меняется производительность, плотность энергии и возможный срок эксплуатации. При этом каждый тип Li-ion аккумуляторов не гарантирует больших улучшенных показателей мощности без потери уровня безопасности или снижения срока службы.