El rendimiento clave de las baterías de litio incluye la densidad de energía, la tasa de carga/descarga, el ciclo de vida, la seguridad y la temperatura de funcionamiento. En este documento, se seleccionan dos tipos representativos de baterías de litio para el almacenamiento de energía en centrales eléctricas de nueva energía y se compara su rendimiento.

Al analizar los datos de la tabla, se puede encontrar que las diferencias de rendimiento entre las baterías LFP y NCM se encuentran principalmente en las siguientes áreas.

Densidad de energía. La densidad de energía de una batería es la cantidad de energía eléctrica liberada por unidad de volumen o masa de la batería, que está determinada en gran medida por el rendimiento de los materiales de los electrodos positivo y negativo. Teóricamente, la densidad de energía de masa de las baterías NCM es aproximadamente de 1,5 a 1,8 veces mayor que la de las baterías LFP, pero a nivel de producto, la diferencia en la densidad de energía de masa entre los dos tipos de baterías no es tan grande en la práctica debido al diferente posicionamiento del producto. y consideraciones de seguridad de cada empresa. Por ejemplo, la densidad de energía de masa de la batería LFP es de 155,8 Wh/kg, que es solo ligeramente inferior a los 164,7 Wh/kg de la batería NCM, pero con la misma capacidad de celda, la batería NCM ocupa un espacio un 15 % más pequeño que la batería LFP, que ahorra terreno y reduce el costo de transporte e instalación de la batería.

Multiplicador de carga/descarga. La tasa de carga/descarga de las baterías LFP convencionales en el mercado actual es de 1 C e inferior, principalmente debido al rendimiento y al ciclo de vida de la batería. Sin embargo, por motivos de seguridad, el rendimiento de las baterías NCM con una tasa de carga/descarga de 2 C producidas por la misma empresa suele ser significativamente menor que el de las baterías NCM con una tasa de carga/descarga de 1 C o menos, y la energía de masa La densidad de algunas baterías NCM es incluso menor que la de las baterías LFP. Los multiplicadores de carga/descarga comunes para las baterías de almacenamiento de energía son 0,25 C (4 h de almacenamiento de energía), 0,5 C (2 h de almacenamiento de energía), 1 C (1 h de almacenamiento de energía). Dado que el costo de las baterías de litio ha disminuido, la superposición de 1 C de las baterías de almacenamiento con baterías de litio ahora se usa comúnmente para cumplir con los requisitos de energía de los sistemas de almacenamiento de energía con un multiplicador de carga/descarga de 2 C en los primeros proyectos. Este método es más seguro y la batería de litio tiene una vida útil más larga; también es más económico que un sistema multiplicador de carga/descarga de 2 C, ya que el sistema multiplicador de carga/descarga de 1 C puede tener varios modelos de beneficios, como la regulación de frecuencia y el arbitraje pico/valle.

Ciclo de vida. A una temperatura ambiente de 25 °C, un multiplicador de carga/descarga de 1 C y un EOL del 80 %, una batería LFP con una capacidad de celda de 260 Ah tiene una vida útil de 6000 ciclos. Esto se debe principalmente al hecho de que la batería LFP tiene una meseta de voltaje de descarga suave y ningún cambio de fase durante la carga y la descarga, mientras que la batería NCM tiene una meseta de voltaje de descarga inestable y un cambio de fase durante la carga y descarga, lo que puede causar que la capacidad de la celda decaer y acortar el ciclo de vida. A bajas tasas de carga/descarga (por debajo de 0,5 C), la vida útil del ciclo de las baterías NCM puede mejorar significativamente, alcanzando 5000 a 6000 ciclos.

En casa y en el extranjero, las centrales eléctricas de nueva energía requieren baterías de litio con un ciclo de vida de 5500 ciclos o 15 años (1 ciclo por día), y las baterías LFP pueden cumplir muy bien con el requisito de ciclo de vida.

Seguridad. La fuga térmica en las baterías de iones de litio es una cadena de acumulación de calor durante el proceso exotérmico de la batería, seguida de un aumento en la temperatura de la batería y una explosión y un incendio cuando la intensidad y la cantidad de calor generado supera por completo la intensidad de la disipación de calor. .En condiciones como cortocircuito, sobrecalentamiento local de alta impedancia, extrusión, perforación e impacto, la temperatura máxima de las baterías NCM puede alcanzar fácilmente los 200-300 °C, generando grandes cantidades de oxígeno y haciéndolas susceptibles de ignición en caso de fuga térmica. , el oxígeno en la estructura cristalina de la batería LFP está en forma de tetraedros de fósforo-oxígeno y no se libera oxígeno.

Sin embargo, la capacidad de las celdas de las baterías de almacenamiento de energía para las centrales eléctricas de nueva energía es mucho mayor que la de las baterías de los automóviles de pasajeros, y es más difícil controlar la temperatura. Por lo tanto, desde el punto de vista de la seguridad, las baterías de almacenamiento de energía para centrales eléctricas de nueva energía prefieren las baterías LFP.

Temperatura de trabajo. Los estudios han demostrado que la capacidad de descarga de las baterías NCM y LFP medida a una temperatura alta de 55 °C no tiene una degradación significativa en comparación con la medida a 25 °C, utilizando 25 °C como temperatura de referencia. Sin embargo, a bajas temperaturas, especialmente por debajo de -20 °C, la capacidad de descarga de la batería NCM es significativamente mayor que la de la batería LFP. Por lo tanto, para los sistemas de almacenamiento de energía construidos en áreas de latitudes altas, la idoneidad a baja temperatura de las baterías LFP no es tan buena como la de las baterías NCM debido a la gran diferencia de temperatura entre el día y la noche y la baja temperatura nocturna.

En resumen, se puede encontrar que las baterías LFP son más adecuadas para el almacenamiento de energía en nuevas centrales eléctricas.

En este documento, se compara y analiza el rendimiento de dos baterías de litio convencionales en el almacenamiento de energía electroquímica (baterías LFP y baterías NCM), y los resultados muestran que las baterías LFP son ligeramente más débiles que las baterías NCM en términos de masa. densidad de energía y rendimiento a baja temperatura, pero tienen ventajas obvias en términos de seguridad y ciclo de vida. A diferencia de las baterías de litio para las baterías de los automóviles de pasajeros, las baterías de almacenamiento de energía para las centrales eléctricas de nueva energía requieren mayor seguridad y ciclo de vida, y las condiciones de funcionamiento son relativamente suaves y no requieren grandes requisitos de espacio, por lo que las baterías LFP son más adecuadas.