Os seis principais tipos de lítio

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As baterias de iões de lítio estão no centro da transição para a energia limpa como a principal tecnologia que alimenta os veículos eléctricos (VE) e os sistemas de armazenamento de energia.

No entanto, existem muitos tipos de baterias de íons de lítio, cada uma com prós e contras.

O infográfico acima mostra as compensações entre as seis principais tecnologias de cátodo de íon-lítio com base na pesquisa de Miao et al. e Universidade de Bateria. Este é o primeiro de dois infográficos em nossoSérie de tecnologia de bateria.

Cada um dos seis tipos diferentes de baterias de íons de lítio possui uma composição química diferente.

Os ânodos da maioria das baterias de íons de lítio são feitos de grafite. Normalmente, a composição mineral do cátodo é o que muda, fazendo a diferença entre os produtos químicos da bateria.

O material do cátodo normalmente contém lítio junto com outros minerais, incluindo níquel, manganês, cobalto ou ferro. Em última análise, esta composição determina a capacidade, potência, desempenho, custo, segurança e vida útil da bateria.

Com isso em mente, vamos dar uma olhada nas seis principais tecnologias de cátodo de íon-lítio.

Os cátodos NMC normalmente contêm grandes proporções de níquel, o que aumenta a densidade de energia da bateria e permite autonomias mais longas em VEs. No entanto, o alto teor de níquel pode tornar a bateria instável, razão pela qual o manganês e o cobalto são usados ​​para melhorar a estabilidade térmica e a segurança. Várias combinações NMC obtiveram sucesso comercial, incluindoNMC811(composto por 80% de níquel, 10% de manganês e 10% de cobalto),NMC532, eNMC622.

As baterias NCA compartilham vantagens baseadas em níquel com as NMC, incluindo alta densidade de energia e potência específica. Em vez de manganês, a NCA utiliza alumínio para aumentar a estabilidade. No entanto, os cátodos NCA são relativamente menos seguros do que outras tecnologias de íons de lítio, mais caros e normalmente usados ​​apenas em modelos EV de alto desempenho.

Devido ao uso de ferro e fosfato em vez de níquel e cobalto, as baterias LFP são mais baratas de fabricar do que as variantes à base de níquel. No entanto, oferecem menos energia específica e são mais adequados para VEs padrão ou de curto alcance. Além disso, o LFP é considerado um dos produtos químicos mais seguros e possui longa vida útil, possibilitando seu uso em sistemas de armazenamento de energia.

Embora as baterias LCO sejam altamente densas em energia, suas desvantagens incluem uma vida útil relativamente curta, baixa estabilidade térmica e potência específica limitada. Portanto, essas baterias são uma escolha popular para aplicações de baixa carga, como smartphones e laptops, onde podem fornecer quantidades relativamente menores de energia por longos períodos.

Também conhecidas como baterias de espinélio de manganês, as baterias LMO oferecem maior segurança e recursos rápidos de carga e descarga. Em EVs, o material do cátodo LMO é frequentemente misturado com NMC, onde a parte LMO fornece uma alta corrente durante a aceleração, e o NMC permite autonomias de condução mais longas.

Ao contrário dos outros produtos químicos acima, onde a composição do cátodo faz a diferença, as baterias LTO usam uma superfície anódica exclusiva feita de óxidos de lítio e titânio. Estas baterias apresentam excelente segurança e desempenho sob temperaturas extremas, mas têm baixa capacidade e são relativamente caras, limitando a sua utilização em escala.

Agora que conhecemos os seis principais tipos de baterias de iões de lítio, quais delas dominam o mercado de veículos elétricos e como isso mudará no futuro?

Para descobrir, fique atentoParte 2doSérie de tecnologia de bateria, onde veremos os principais produtos químicos para baterias de EV por participação de mercado prevista de 2021 a 2026.

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