คุณรู้หรือไม่ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมมีกี่ชนิด นอกเหนือจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟตและแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคที่เราพบบ่อย ยังมีแบตเตอรี่ลิเธียมประสิทธิภาพสูงกำลังเข้าสู่ตลาดอีกด้วย นั่นคือแบตเตอรี่ NMC 811 บทความนี้จะแนะนำรายละเอียดองค์ประกอบ ประสิทธิภาพ ข้อดีและข้อเสียของแบตเตอรี่ชนิดนี้
แบตเตอรี่ NMC 811 คืออะไร
NMC 811 เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประเภทหนึ่งที่โดดเด่นในเรื่องความสามารถในการเก็บพลังงานจำนวนมากที่ขนาดกะทัดรัด ซึ่งทำให้เป็นที่น่าสนใจสำหรับอุปกรณ์ที่ต้องการระยะเวลาการใช้งานที่เพิ่มขึ้น
811 ตัวเลขนี้แสดงถึงอัตราส่วนของโลหะ อัตราส่วนของ NMC 811 คือ 8:1:1 หมายความว่ามีส่วนประกอบของนิกเกิล 80% แมงกานีส 10% และโคบอลต์ 10% องค์ประกอบนี้พยายามที่จะปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานและพร้อมกับประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของแบตเตอรี่
เคมีของแบตเตอรี่ 811 คืออะไร
แบต NMC 811 เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ประกอบด้วยนิกเกิล (Ni) แมงกานีส (Mn) และโคบอลต์ (Co) ออกไซด์ โดยมีนิกเกิล 80% แมงกานีส 10% และโคบอลต์ 10% ดังนั้นจึงถูกเรียกว่า NMC 811 วัสดุขั้วบวกของแบตเตอรี่ชนิดนี้มีสูตรเคมีคือ LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2
ต่อไปนี้คือปฏิกิริยาเคมีหลักในกระบวนการชาร์จและการคายประจุของแบต NMC 811:
กระบวนการชาร์จ:
ในกระบวนการชาร์จ ไอออนลิเธียมจะย้ายจากขั้วบวก (NMC 811) ไปยังขั้วลบ (โดยปกติคือแกรไฟต์) ขั้วบวกเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ขั้วลบเกิดปฏิกิริยาลด
- ขั้วบวก (NMC 811): LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 → Li(1-x)Ni0.8Mn0.1Co0.1O2 + xLi⁺ + xe⁻
- ขั้วลบ (แกรไฟต์): C + xLi⁺ + xe⁻ → LixC
กระบวนการคายประจุ:
ในกระบวนการคายประจุ ไอออนลิเธียมจะย้ายจากขั้วลบ (แกรไฟต์) กลับไปยังขั้วบวก (NMC 811) ขั้วลบเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ขั้วบวกเกิดปฏิกิริยาลด
- ขั้วลบ (แกรไฟต์): LixC → C + xLi⁺ + xe⁻
- ขั้วบวก (NMC 811): Li(1-x)Ni0.8Mn0.1Co0.1O2 + xLi⁺ + xe⁻ → LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2
สรุปได้ว่า แบตเตอรี่ NMC 811 ในกระบวนการชาร์จและการคายประจุจะเกิดการแทรกและการปลดปล่อยไอออนลิเธียม ทำให้เกิดการเก็บและปล่อยพลังงาน ปฏิกิริยาเคมีหลักของมันเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนย้ายไอออนลิเธียมและการนำอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นหลักการทำงานทั่วไปของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของแบต NMC 811
แบต NMC 811 มีชื่อเสียงในด้านแรงดันไฟฟ้าและความหนาแน่นของพลังงานสูง เนื่องจากคุณสมบัตินี้ ทำให้มันเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการพลังงานสูงและระยะการใช้งานยาวนาน คุณสมบัติทางไฟฟ้าอื่น ๆ โดยทั่วไปได้แก่:
- อายุการใช้งาน: อายุการใช้งานของแบต NMC 811 ขึ้นอยู่กับสภาพการใช้งาน แต่มีอายุการใช้งานเฉลี่ยประมาณ 1000-2000 ครั้ง
- ความหนาแน่นของพลังงาน: ความหนาแน่นของพลังงานอยู่ที่ประมาณ 250-300 Wh/kg
- อัตราการชาร์จ/การคายประจุ: แบต NMC 811 สามารถชาร์จที่ 10C สามารถให้กระแสไฟฟ้าจำนวนมากในช่วงเวลาสั้น เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการพลังงานสูง เช่น ยานยนต์ไฟฟ้า
- ช่วงแรงดันไฟฟ้า: แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่นี้อยู่ระหว่าง 3V ถึง 4.2V
LFP และ NMC 811 แตกต่างกันอย่างไร
เราสามารถเปรียบเทียบคุณลักษณะระหว่าง NMC 811 และ LFP โดยพิจารณาจากต้นทุน ความเสถียรทางความร้อน อายุการใช้งานของวงจร การใช้งาน และความหนาแน่นของพลังงาน
| คุณสมบัติ | NMC 811 | LFP |
|---|---|---|
| ต้นทุน | เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว NMC 811 มีราคาสูงกว่า LFP เนื่องจากมีโคบอลต์และนิกเกิลเป็นส่วนประกอบ | ต้นทุนต่ำกว่า ไม่ประกอบด้วยโคบอลต์ วัตถุดิบหลัก (เหล็กและฟอสฟอรัส) มีความอุดมสมบูรณ์และราคาค่อนข้างคงที่ |
| วงจรชีวิต | วงจรชีวิตประมาณ 1,000-2,000 ครั้ง | วงจรชีวิตประมาณ 3,000-4,000 รอบ |
| ความหนาแน่นของพลังงาน | มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า 250-300 Wh/kg | ความหนาแน่นของพลังงานลดลง 100-200 Wh/kg เมื่อเปรียบเทียบกับ NMC 811 |
| แอปพลิเคชั่น | เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูง จึงถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในรถยนต์ไฟฟ้าที่ต้องการระยะทางการใช้งานที่ยาวนานและความหนาแน่นของพลังงานสูง รวมถึงระบบกักเก็บพลังงานด้วย | เนื่องจากมีความปลอดภัยสูงและอายุการใช้งานที่ยาวนาน จึงมักถูกนำไปใช้ในรถโดยสารไฟฟ้า เครื่องมือไฟฟ้า ระบบกักเก็บพลังงาน และรถยนต์ไฟฟ้าระยะสั้น |
| เสถียรภาพทางความร้อน | ปริมาณนิกเกิลสูงทำให้ความเสถียรในการรับความร้อนต่ำลง อาจมีความเสี่ยงใน thermal runaway | มีความเสถียรทางความร้อนและประสิทธิภาพทางด้านความปลอดภัยที่ยอดเยี่ยม แสดงความเสถียรมากขึ้นในเงื่อนไขอุณหภูมิสูงและการชาร์จเกิน ลดโอกาสเกิด thermal runaway |
สรุปได้ว่า แบต NMC 811 และแบตเตอรี่ LFP มีข้อดีและข้อเสียต่าง ๆ การเลือกใช้แบตเตอรี่ชนิดใดต้องพิจารณาจากความต้องการในการใช้งานเฉพาะต่าง ๆ หากต้องการความหนาแน่นของพลังงานสูงและระยะทางการใช้งานที่ยาวนาน อาจพิจารณาใช้แบต NMC 811 ดีกว่า แต่หากเน้นความปลอดภัย อายุการใช้งานที่ยาวนานและการควบคุมต้นทุน แบตเตอรี่ LFP อาจเป็นทางเลือกที่ดีกว่า
การใช้งานของแบตเตอรี่ NMC 811 มีอะไรบ้าง
NMC 811 มีตัวเลือกหลายรูปแบบสำหรับอุปกรณ์และระบบจัดเก็บต่าง ๆ บางในแอปพลิเคชันที่ใช้กันอย่างแพร่หลายได้กล่าวถึงเช่น:
- รถยนต์ไฟฟ้า: โดยมีความหนาแน่นของพลังงานสูง แบต NMC 811 เหมาะกับรถบัส รถบรรทุกและรถยนต์ไฟฟ้า ส่งผลให้มีประสิทธิภาพที่ดีและระยะทางการขับขี่ไกล
- ระบบจัดเก็บพลังงาน (ESS): ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบจัดเก็บขนาดใหญ่สำหรับพลังงานสำรอง การปรับปรุงกริดและการรวมพลังงานทดแทน
- อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บุคคล: NMC 811 เป็นทางเลือกที่เหมาะสมในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา เช่น แล็ปท็อปและสมาร์ทโฟนระดับสูงที่ให้ความสำคัญกับขนาดกะทัดรัดและอายุแบตเตอรี่ที่ยาวนาน
ข้อดีและข้อเสียของNMC 811 ในรถยนต์ไฟฟ้าเมื่อเปรียบเทียบกับเคมีภัณฑ์ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
รายละเอียดของข้อดีและข้อเสียสำหรับแบต NMC 811 มีดังต่อไปนี้นี้:
| ลักษณะเฉพาะ | แบตเตอรี่ NMC 811 | แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอื่นๆ |
|---|---|---|
| เสถียรภาพทางความร้อน | มีความเสถียรน้อยกว่าและมีแนวโน้มที่จะเกิดความร้อนสูงเกินไป | ในการเปรียบเทียบ แบตเตอรี่ LFP จะมีความเสถียรมากกว่าภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงและการชาร์จไฟเกิน |
| ประสิทธิภาพ | สามารถให้ประสิทธิภาพสูงและสามารถส่งกำลังไฟฟ้าได้สูง สามารถรองรับอัตราการชาร์จและคายประจุที่สูงขึ้น ซึ่งสามารถสูงถึง 10C หรือสูงกว่านั้นได้ | อัตราการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอื่นๆ ต่ำกว่า NMC 811 ดังนั้นเวลาในการชาร์จจึงนานกว่า NMC 811 |
| ความหนาแน่นของพลังงาน | มีความหนาแน่นของพลังงานสูง (250-300 WH/kg) | มีความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ NMC 811 ความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอื่นๆ มักจะอยู่ที่ 100-300Wh/กก. เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว NMC 811 สามารถใช้กับรถยนต์ไฟฟ้าเพื่อเดินทางได้ไกลขึ้น |
| ต้นทุน | ต้นทุนสูง โคบอลต์เป็นวัสดุที่มีราคาแพงและสายพันธุ์ไม่คงที่ แม้จะมีปริมาณนิกเกิลสูงที่ลดจำนวนโคบอลต์บางส่วน แต่ต้นทุนรวมยังสูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธียม ซึ่งทำให้ราคาขายของรถยนต์ไฟฟ้าสูงกว่ารถยนต์อื่นที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมอื่น ๆ | การใช้วัสดุนิกเกิลและโคบอลต์ในแบตเตอรี่ลิเธียม NMC น้อยกว่าใน NMC 811 ทำให้ราคาถูกลง |
| วงจรชีวิต | อยู่ระหว่าง 1,000-2,000 ครั้ง | อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอื่นๆ เช่น NMC และ LFP คือ 2,000-4,000 เท่า ซึ่งนานกว่า NMC 811 |
| แอปพลิเคชั่น | ต้องการอุปกรณ์ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูง เช่น อุปกรณ์ทหาร ยานอวกาศ ระบบจัดเก็บพลังงาน อุปกรณ์ทางการแพทย์ เป็นต้น | รถยนต์ไฟฟ้า จักรยานไฟฟ้า เครื่องมือไฟฟ้าทั่วไป ฯลฯ |
ความแตกต่างระหว่าง NMC 622 กับ NMC 811 กับ NMC 532
NMC 622 NMC 811 และ NMC 532 เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ประกอบด้วยนิกเกิล-โคบอลต์-แมงกานีสออกไซด์ในสัดส่วนที่แตกต่างกัน ส่วนผสมที่แตกต่างกันนี้มีผลต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่
NMC 622: มีนิกเกิล (Ni) 60% แมงกานีส (Mn) 20% และโคบอลต์ (Co) 20% ในสัดส่วน 6:2:2 มันยังให้สมดุลในความหนาแน่นของพลังงาน ค่าใช้จ่าย และความเสถียรของความร้อน
NMC 811: ประกอบด้วยนิกเกิล 80% แมงกานีส 10% และโคบอลต์ 10% มีความหนาแน่นของพลังงานสูงที่สุดในสามประเภทนี้ โดยใช้โคบอลต์น้อยลงแต่มีปัญหาในการควบคุมความร้อนมากขึ้น สัดส่วนของ NMC 811 คือ 8:1:1
NMC 532: ประกอบด้วยนิกเกิล (Ni) 50%, แมงกานีส (Mn) 30%, และโคบอลต์ (Co) 20% มีความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่า NMC 622 และ 811 เนื่องจากปริมาณนิกเกิลน้อยลง มีประสิทธิภาพทางด้านความปลอดภัยสูง และมีความเสถียรทางความร้อนสูงที่สุดในสามประเภทแบตเตอรี่นี้
จะรักษาความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยในระยะยาวของแบต NMC 811 ได้อย่างไร
มีหลายวิธีในการรักษาและควบคุมความปลอดภัยและความเชื่อถือของแบต NMC 811 ดังต่อไปนี้:
- การบริหารจัดการความร้อน: การบริหารจัดการความร้อนสามารถทำได้โดยใช้ระบบระบายความร้อนที่ใช้งานเพื่อป้องกันการทำงานร้อนเกินไปและการทำงานเครียดเชิงร้อน
- โปรโตคอลการชาร์จที่แม่นยำ: สามารถต้านการชาร์จเกินและการลดระดับลึกของแบตเตอรี่เพื่อขยายอายุการใช้งานของแบตเตอรี่
- ระบบบริหารจัดการแบตเตอรี่ (BMS): การใช้ BMS ที่ชั้นสูงสามารถทำได้เพื่อตรวจสอบและควบคุมประสิทธิภาพของเซลล์ อุณหภูมิ รวมถึงระดับแรงดัน
- การตรวจเช็คและซ่อมแซมเป็นระยะ: ควรดำเนินการซ่อมบำรุงเป็นระยะเพื่อตรวจสอบและแก้ไขปัญหาที่เป็นไปได้โดยเร็วที่สุด
- การอ้างอิงผู้ผลิต: ปฏิบัติตามคำแนะนำด้านการดูแลเฉพาะเจาะจงของผู้ผลิตสำหรับอุปกรณ์หรือรถยนต์ไฟฟ้าของคุณ พวกเขาอาจมีข้อมูลเพิ่มเติมที่เฉพาะเจาะจงสำหรับรุ่นแบตเตอรี่ของคุณ การปฏิบัติตามคำแนะนำเหล่านี้จะช่วยให้แบตเตอรี่ NMC 811 ของคุณมีประสิทธิภาพและความปลอดภัยในระยะยาว
- การเก็บรักษาอย่างปลอดภัย: ควรเก็บแบตเตอรี่ในที่เย็น แห้ง ห่างจากวัสดุที่เป็นเชื้อเพลิงและหลีกเลี่ยงแสงแดดโดยตรง
- ลดการใช้งานการชาร์จแบบเร็ว: ในขณะที่การชาร์จแบบเร็วมีความสะดวก การใช้งานต่อเนื่องอาจทำให้ความจุแบตเตอรี่ลดลงตลอดเวลา ใช้โทรศัพท์ชาร์จแบตเตอรี่และเก็บชาร์จแบตเตอรี่เฉพาะสำหรับสถานการณ์ที่จำเป็นเท่านั้น
10 อันดับ ซัพพลายเออร์แพ็คแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าของจีน รวมถึง CATL, BYD, BAK Battery, PRIDE POWER, ATBS INTRODUCTION, Lishen Battery, Teamgiant, Far East Battery, BESK, CORUN
วงจรการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นส่วนสำคัญของระบบการจัดการแบตเตอรี่ วงจรการชาร์จแบตเตอรี่ที่ดีไม่เพียงแต่สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการชาร์จของแบตเตอรี่เท่านั้น แต่ยังช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่และให้ความมั่นใจในความปลอดภัยอีกด้วย
บทความนี้จะแนะนำรายละเอียดเกี่ยวกับ 10 อันดับ บริษัทแบตเตอรี่โซลิดสเตตระดับโลก รวมถึง Solid Power, Factorial Energy, Quantum Scape, SK On, Samsung SDI, LG Energy Solution, TOYOTA, SVOLT, Ganfeng Lithium, Gotion High-tech
