Os seis principais tipos de lítio

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As baterias de íon-lítio estão no centro da transição de energia limpa como a principal tecnologia para alimentar veículos elétricos (EVs) e sistemas de armazenamento de energia.

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

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

Cada um dos seis tipos diferentes de baterias de íon-lítio tem 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 as químicas das baterias.

O material do cátodo normalmente contém lítio junto com outros minerais, incluindo níquel, manganês, cobalto ou ferro. Essa 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 íons de lítio.

Os cátodos NMC normalmente contêm grandes proporções de níquel, o que aumenta a densidade de energia da bateria e permite alcances mais longos em EVs. No entanto, o alto teor de níquel pode tornar a bateria instável, e é por isso que o manganês e o cobalto são usados ​​para melhorar a estabilidade térmica e a segurança. Várias combinações de 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 NMC, incluindo alta densidade de energia e potência específica. Em vez de manganês, o NCA usa 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, eles oferecem menor energia específica e são mais adequados para EVs padrão ou de curto alcance. Além disso, o LFP é considerado um dos químicos mais seguros e de 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 aplicativos 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 segurança aprimorada e recursos rápidos de carga e descarga. Em EVs, o material do cátodo LMO é frequentemente misturado com o NMC, onde a parte LMO fornece uma alta corrente na aceleração e o NMC permite distâncias de condução mais longas.

Ao contrário das outras químicas acima, onde a composição do cátodo faz a diferença, as baterias LTO usam uma superfície de ânodo exclusiva feita de lítio e óxidos de titânio. Essas baterias exibem excelente segurança e desempenho sob temperaturas extremas, mas têm baixa capacidade e são relativamente caras, limitando seu uso em escala.

Agora que conhecemos os seis principais tipos de baterias de íon-lítio, quais delas dominam o mercado de VEs e como isso mudará no futuro?

Para descobrir, fique atentoParte 2doSérie de Tecnologia de Bateria, onde veremos as principais químicas de bateria EV por participação de mercado prevista de 2021 a 2026.

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