Publicación de blog de One Charge:
Las recientes pruebas independientes de degradación de baterías de litio comerciales revelan una gran sorpresa. Contrariamente a las afirmaciones de muchos fabricantes de baterías de litio basadas en NMC, la química de LFP es superior en comparación con NMC: es más segura, ofrece una vida útil más larga y generalmente es menos costosa que NMC, NCA.
De todos los diversos tipos de baterías de iones de litio, dos emergen como las mejores opciones para carretillas elevadoras y otras carretillas elevadoras: fosfato de litio ferrum, o Fosfato de litio y hierro (LFP) y óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto (NMC). La química de la batería LFP ha existido por más tiempo. NMC es una tecnología relativamente nueva. Sin embargo, eso no siempre se traduce en una tecnología universalmente mejor. En vehículos eléctricos (EV), como automóviles y camiones, a menudo es la opción preferida debido al menor peso general y la mayor densidad de energía por kilogramo. Sin embargo, en el entorno de almacenamiento, donde las temperaturas ambientales extremas son posibles y el peso no es el problema, el Batería LFP está muy extendido y, a la inversa, puede ser una opción más favorable. De forma predeterminada, la vida útil de los productos químicos NMC y LFP puede oscilar entre 3,000 y 5,000 ciclos. Sin embargo, con la carga de oportunidad, eso se puede aumentar significativamente, en cualquier lugar hasta el recuento de 7,000 ciclos. Mientras que el plomo-ácido no debe cargarse hasta que se agote al 20% de la capacidad de la batería, las baterías de iones de litio prosperan con lo que llama carga de oportunidad. Si bien los dos tipos, LFP y NMC, funcionan de manera similar, existen algunas diferencias.
Según un artículo de 2020 del Journal of the Electrochemical Society (Degradación de las células comerciales de iones de litio como función de las condiciones químicas y cíclicas), Las baterías LFP tienen una vida útil más larga que las NMC. Estos datos contradicen la noción generalizada de que las células NMC son más duraderas y tienen una vida útil más larga. Estas pruebas se publicaron por primera vez en septiembre de 2020, pero llegaron a las secciones de noticias de publicaciones de entrega de material solo recientemente. Los autores del artículo dan una posible explicación: los datos sobre las células reales disponibles comercialmente pueden variar con el cambio del proceso de fabricación, por sutil que sea. Bajo estrictas condiciones de prueba, las pilas de litio de ambos tipos disponibles comercialmente se descargaron y cargaron repetidamente del 0% al 100%. ¿El resultado? Según el documento, "Las células LFP exhiben ciclos de vida sustancialmente más largos en las condiciones examinadas". Las pruebas se realizaron en los Laboratorios Nacionales Sandia como "parte de un esfuerzo más amplio para determinar y caracterizar la seguridad y confiabilidad de las celdas de iones de litio comerciales". El estudio examinó la influencia de la temperatura, la profundidad de descarga (DOD) y la corriente de descarga en la degradación a largo plazo de las células comerciales. La química de LFP es superior en comparación con NMC La química de LFP es superior en comparación con NMC Todas las celdas se cargaron y descargaron a una tasa de 0.5 C o la cantidad de descarga que agotará la capacidad total de una batería en dos horas. En la representación gráfica que se muestra (tomada del documento técnico de la revista 2020), puede ver fácilmente que la retención de la capacidad de descarga para la batería de litio LFP (puntos de datos azules) excedió con creces la retención de la batería NMC (indicada por los puntos de datos negros) para cada ciclo de ciclo de carga / descarga. El gráfico indica que el NMC se degrada casi dos veces más rápido que el LFP, lo que muestra el rendimiento general superior de las células LFP. Las pruebas mostraron que los LFP tenían un mejor RTE (eficiencia de ida y vuelta) que los NMC, calculado dividiendo la energía de descarga por la energía de carga. Este cálculo muestra que el LFP es la opción más eficiente y económica. La batería de óxido de litio, níquel, cobalto y aluminio, o NCA, también fue parte de este experimento y tuvo un desempeño similar o peor que el NMC. No nos enfocamos en NCA en este artículo, ya que no es una corriente principal en el uso comercial de baterías de litio para el manejo de materiales, principalmente debido a problemas de seguridad y costos. Tanto las células NMC como las NCA demostraron una fuerte dependencia de la profundidad de descarga, con una mayor sensibilidad al ciclo completo del rango de SOC en comparación con las células LFP. Las células LFP tuvieron el ciclo de vida útil más alto en todas las condiciones, pero esta brecha de rendimiento se redujo cuando las células se compararon de acuerdo con el rendimiento de la energía de descarga.
Existe otra diferencia importante entre LFP y NMC que se utilizan a menudo como punto de venta en el manejo de materiales. Baterías de iones de litio NMC a veces se cargan a una tasa más alta y más rápida, a menudo en comparación con LFP que usa un ciclo de carga del 0 al 100%. Sin embargo, existe una compensación. Para hacer esto, los cables y conectores deben reforzarse ya que la temperatura generada por el proceso es más alta. Además, las celdas individuales deben aislarse entre sí para contener y disipar el calor. Esto generalmente se hace usando escudos cerámicos, aumentando el costo de la unidad de batería. Baterías de iones de litio LFP normalmente se cargan a una tasa más baja, a menudo hasta una tasa de 1.5 C. Sin embargo, se pueden equipar con enchufes duales que duplican la velocidad de carga, al tiempo que mantienen una temperatura de carga más baja. El consumo de corriente durante el proceso de carga es menor en general, lo que potencialmente se traduce en una carga más segura. En realidad, la tasa de carga más alta del NMC no es un problema. Con el uso de la carga de oportunidad (que beneficia a las baterías de litio), la batería nunca debe descargarse por completo. Por lo tanto, la carga de una batería completamente descargada a una batería completamente cargada rara vez, o nunca, se encontrará. La conclusión es simple. Aunque se puede promover que es posible una tasa de carga más alta para NMC, no hay un aumento de ahorro de tiempo medible ni una disminución del tiempo de inactividad para validar la necesidad de tasas de carga superiores a la tasa de 1 C.
Si bien las células NMC a menudo se promocionan como una tecnología más nueva y avanzada, conllevan algunos otros escollos importantes. El punto de inflamación (la temperatura a la que se encenderá una sustancia química) es significativamente menor que la LFP. El punto de inflamación de NMC es de 419 grados Fahrenheit, mientras que el punto de inflamación de LFP es de hasta 518 grados. En otras palabras, es más probable que el NMC se encienda y se queme en las condiciones adecuadas. Por ejemplo, una alta tasa de carga contribuye a la fuga térmica, daño potencial por calor y es más frecuente en el paquete de baterías NMC que en LFP. Tanto la tecnología como la química del NMC hacen que se caliente más durante el uso y la carga, lo que requiere más medidas de disipación de calor. Las baldosas cerámicas se utilizan para separar las celdas en una batería NMC para controlar el calor. Esta es una medida que no es necesaria en la tecnología química LFP. Si bien el NMC es una tecnología con tasas de carga potencialmente más rápidas y un voltaje nominal por celda ligeramente más alto (3.7 V en comparación con los 3.2 V de LFP), no hay ventajas claras que justifiquen el precio de compra más alto. Si bien el precio exacto fluctúa con el mercado, una batería NMC cuesta entre un 30% y un 50% más. La química LFP es en realidad una tecnología más segura y funcionará bien, e incluso superará, al NMC más caro. La batería LFP supera a la antigua, menos segura y menos eficiente batería de plomo-ácido. También lo hace el NMC. Pero, cuando el costo total de propiedad de las baterías para montacargas es un factor determinante, LFP puede ser la mejor opción.
No podemos omitir la comparación inevitable con la química de plomo-ácido en este artículo, ya que esta sigue siendo una tecnología predominante en el mundo de las carretillas elevadoras. Las células de plomo-ácido son células húmedas. La energía eléctrica es generada por químicos líquidos que interactúan con el plomo. El plomo se convierte en sulfato de plomo mediante una reacción química con el ácido. Cuando se conecta a una carga (la carretilla elevadora), los electrones se mueven a través de ella, equilibrando los electrones. En pocas palabras, la batería está "descargada". Recargar la batería invierte el proceso. Si bien las baterías de plomo-ácido han existido por más tiempo, existen algunas dificultades inherentes. Por ejemplo, tienen un número limitado de ciclos de carga, alrededor de 1,500. Sin embargo, eso también significa que se agota un ciclo cada vez que carga la batería. Idealmente, la batería debe cargarse cuando se agote a entre el 20 y el 30 por ciento de carga restante para evitar la pérdida de capacidad. La carga cuando la capacidad es inferior al 20% puede dañar tanto la batería como el elevador. Cargar con más frecuencia, digamos más del 60%, y está desperdiciando cargos. La vida útil de la batería se acortará. Los procesos de carga / descarga también emiten gases tóxicos e inflamables. Esto hace que el plomo-ácido sea peligroso, tanto durante el funcionamiento como durante la carga. Las baterías de plomo-ácido también requieren un mantenimiento intensivo. Si los niveles de agua no se controlan y mantienen correctamente, tanto los niveles altos como los bajos, la vida útil de la batería se acorta y pueden surgir condiciones peligrosas. Finalmente, para mantener adecuadamente estas baterías, debe seguir la regla 8-8-8: ocho horas de uso, ocho horas de carga, ocho horas de período de enfriamiento, nuevamente, para evitar la pérdida de capacidad de la batería debido a la degradación mecanismo de esta tecnología. Eso significa que la batería solo se puede usar durante un turno completo en 24 horas. Y eso significa que debe tener una batería de respaldo adicional para cambiar en cada turno de trabajo. En comparación con las baterías de plomo-ácido, las baterías de iones de litio NMC y LFP tienen una vida útil general más larga y un número significativamente mayor de ciclos de carga y descarga. A diferencia del plomo-ácido, la química de iones de litio prospera con cargas frecuentes. Su vida útil aumenta con la carga de oportunidad durante los descansos y los almuerzos. Además, el mantenimiento de la batería es mínimo en comparación con la batería de plomo-ácido. No es necesario controlar los niveles de electrolitos porque no existen. Y no se requiere ventilación en la sala de baterías, ya que no hay gases peligrosos durante el proceso de carga. La mayor parte del control del estado lo realiza la propia batería mediante la electrónica avanzada de su sistema de gestión de la batería.
Al elegir la batería correcta para su funcionamiento, no se base solo en el costo inicial. Considere el costo total de propiedad durante la vida útil de la batería. La operación más segura y la longevidad de la química de iones de litio deben tenerse en cuenta. Una batería con química de iones de litio tiene más sentido, tanto desde el punto de vista de la eficiencia operativa como del mayor factor de seguridad que ofrece. Aun así, no tome la decisión rápidamente, sin sopesar los pros y los contras de las químicas de las baterías NMC y LFP.
● NMC es una excelente opción para vehículos eléctricos. Pero el precio puede no valer la pena para el uso de carretillas elevadoras y PIT (carretilla industrial motorizada). En general, no hay un aumento significativo del rendimiento y la tecnología LFP demuestra una degradación más lenta de la batería y un ciclo de vida más largo cuando se maneja correctamente.
● Si bien algunas baterías NMC pueden ofrecer una velocidad de carga más rápida (posiblemente hasta una velocidad de 3 C), eso no es necesariamente un requisito debido a la carga de oportunidad. Rara vez carga una batería del 0 al 100 por ciento.
Las baterías LFP se cargan a una velocidad menor, pero la velocidad se puede aumentar fácilmente si es necesario.
● Contrariamente a la percepción existente, los datos muestran que las células LFP tienen el ciclo de vida útil más alto en todas las condiciones.
● Ambos tipos de iones de litio son mucho más seguros que la tecnología de plomo-ácido más antigua. Sin embargo, el punto de inflamación más bajo del NMC (419 grados Fahrenheit) aumenta la posibilidad de un riesgo de incendio, particularmente a la alta tasa de carga.
Litio BSLBATT es uno de los mayores desarrolladores, fabricantes e integradores de baterías de iones de litio para carretillas elevadoras en China. La empresa vende grandes cantidades de baterías industriales para diversos equipos. Colabora con éxito con varios líderes del mercado OEM. BSLBATT Lithium es un "embajador del cambio" para la implementación internacional de la nueva tecnología. La empresa invierte continuamente en desarrollo tecnológico. Ha estado explorando nuevas composiciones químicas que podrían reducir aún más el costo del producto al tiempo que mejoran el rendimiento para continuar reemplazando las tradicionales baterías de plomo-ácido. Los sistemas de baterías de montacargas de litio BSLBATT están construidos con celdas LFP, que se han convertido en el punto de referencia de confiabilidad, longevidad y seguridad. Para obtener más información sobre cómo asociarse con BSLBATT Lithium, comuníquese con Haley Ning por correo electrónico a query@bsl-battery.com o llámelo al (86) 752-2819-469. Para obtener más información sobre BSLBATT Lithium., Visite www.lithiumforkliftbattery.com/about-us.html
