Les performances clés des batteries au lithium incluent la densité d'énergie, le taux de charge/décharge, la durée de vie, la sécurité et la température de fonctionnement. Dans cet article, deux types représentatifs de batteries au lithium pour le stockage de l'énergie dans les nouvelles centrales électriques sont sélectionnés et leurs performances sont comparées.

En analysant les données du tableau, on peut constater que les différences de performances entre les batteries LFP et NCM se situent principalement dans les domaines suivants.

Densité énergétique. La densité d'énergie d'une batterie est la quantité d'énergie électrique libérée par unité de volume ou de masse de la batterie, qui est largement déterminée par les performances des matériaux d'électrode positive et négative. Théoriquement, la densité d'énergie massique des batteries NCM est d'environ 1,5 à 1,8 fois celle des batteries LFP, mais au niveau du produit, la différence de densité énergétique massique entre les deux types de batteries n'est pas si grande en pratique en raison du positionnement différent du produit. et les considérations de sécurité de chaque entreprise. Par exemple, la densité d'énergie massique de la batterie LFP est de 155,8 Wh/kg, ce qui n'est que légèrement inférieur aux 164,7 Wh/kg de la batterie NCM, mais avec la même capacité de cellule, la batterie NCM a une empreinte 15 % plus petite que la batterie LFP, qui économise du terrain et réduit les coûts de transport et d'installation de la batterie.

Multiplicateur de charge/décharge. Le taux de charge/décharge des batteries LFP grand public sur le marché aujourd'hui est de 1 C et moins, principalement en raison des performances et de la durée de vie de la batterie. Cependant, pour des raisons de sécurité, les performances des batteries NCM avec un taux de charge/décharge de 2 C produites par la même société sont généralement nettement inférieures à celles des batteries NCM avec un taux de charge/décharge de 1 C ou moins, et l'énergie de masse la densité de certaines batteries NCM est même inférieure à celle des batteries LFP. Les multiplicateurs de charge/décharge courants pour les batteries de stockage d'énergie sont 0,25 C (4 h de stockage d'énergie), 0,5 C (2 h de stockage d'énergie), 1 C (1 h de stockage d'énergie). Comme le coût des batteries au lithium a baissé, la suradaptation de 1 C des batteries de stockage avec des batteries au lithium est maintenant couramment utilisée pour répondre aux besoins en énergie des systèmes de stockage d'énergie avec un multiplicateur de charge/décharge de 2 C dans les premiers projets. Cette méthode est plus sûre et la batterie au lithium a une durée de vie plus longue ; il est également plus économique qu'un système multiplicateur de charge/décharge à 2 C car le système multiplicateur de charge/décharge à 1 C peut avoir différents modèles de profit tels que la régulation de fréquence et l'arbitrage crête/vallée.

Cycle de vie. À une température ambiante de 25 °C, un multiplicateur de charge/décharge de 1 C et une EOL de 80 %, une batterie LFP avec une capacité de cellule de 260 Ah a une durée de vie de 6 000 cycles. Cela est principalement dû au fait que la batterie LFP a un plateau de tension de décharge lisse et aucun changement de phase pendant la charge et la décharge, tandis que la batterie NCM a un plateau de tension de décharge instable et un changement de phase pendant la charge et la décharge, ce qui peut entraîner la capacité de la cellule. pour se décomposer et raccourcir la durée de vie du cycle. À de faibles taux de charge/décharge (inférieurs à 0,5 C), la durée de vie des batteries NCM peut être considérablement améliorée, atteignant 5 000 à 6 000 cycles.

Chez vous et à l'étranger, les nouvelles centrales électriques nécessitent des batteries au lithium d'une durée de vie de 5 500 cycles ou 15 ans (1 cycle par jour), et les batteries LFP peuvent très bien répondre à l'exigence de durée de vie.

Sécurité. L'emballement thermique dans les batteries Li-ion est une chaîne d'accumulation de chaleur pendant le processus exothermique de la batterie, suivie d'une augmentation de la température de la batterie et d'une explosion et d'un incendie lorsque l'intensité et la quantité de chaleur générée dépassent complètement l'intensité de la dissipation thermique. .Dans des conditions telles qu'un court-circuit, une surchauffe locale à haute impédance, une extrusion, une perforation et un impact, la température ultime des batteries NCM peut facilement atteindre 200-300°C, générant de grandes quantités d'oxygène et les rendant sensibles à l'inflammation En cas d'emballement thermique , l'oxygène dans la structure cristalline de la batterie LFP se présente sous la forme de tétraèdres phosphore-oxygène et aucun oxygène n'est libéré.

Cependant, la capacité des cellules des batteries de stockage d'énergie pour les nouvelles centrales électriques est beaucoup plus élevée que celle des batteries d'alimentation des voitures particulières, et il est plus difficile de contrôler la température. Par conséquent, du point de vue de la sécurité, les batteries de stockage d'énergie pour les nouvelles centrales électriques préfèrent les batteries LFP.

Température de travail. Des études ont montré que la capacité de décharge des batteries NCM et LFP mesurée à une température élevée de 55°C n'a pas de dégradation significative par rapport à celle mesurée à 25°C, en utilisant 25°C comme température de référence. Cependant, à basse température, en particulier en dessous de -20 °C, la capacité de décharge de la batterie NCM est nettement supérieure à celle de la batterie LFP. Par conséquent, pour les systèmes de stockage d'énergie construits dans des zones de latitude élevée, l'adéquation à basse température des batteries LFP n'est pas aussi bonne que celle des batteries NCM en raison de la grande différence de température entre le jour et la nuit et de la basse température nocturne.

En résumé, on peut constater que les batteries LFP sont plus adaptées au stockage d'énergie dans les nouvelles centrales électriques.

Dans cet article, les performances de deux batteries au lithium courantes dans le stockage d'énergie électrochimique : les batteries LFP et les batteries NCM, sont comparées et analysées, et les résultats montrent que les batteries LFP sont légèrement plus faibles que les batteries NCM en termes de masse. densité d'énergie et performance à basse température, mais ils présentent des avantages évidents en termes de sécurité et de durée de vie. Contrairement aux batteries au lithium pour les batteries de voiture de tourisme, les batteries de stockage d'énergie pour les nouvelles centrales électriques nécessitent une sécurité et une durée de vie plus élevées, et les conditions de fonctionnement sont relativement douces et ne nécessitent pas d'espace important, de sorte que les batteries LFP sont plus appropriées.