Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные аккумуляторы. Преимущества, недостатки, использование.

• Почему они так хороши?
• Положительные и отрицательные стороны
• Технические характеристики
• Использование
• Зарядка и эксплуатация
• На что обратить внимание при покупке

Что такое NMC-аккумуляторы?

Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные аккумуляторы (используемые аббревиатуры Li-NMC, LNMC, NMC или NCM), состоят из оксидов лития, никеля, марганца и кобальта, и имеют следующую химическую формулу: LiNi_xMn_yCo_zO₂. Наиболее распространённые модели аккумуляторов обладают химическим составом X+Y+Z=1, и имеют слоистую структуру, схожую с трёхвалентным оксидом лития-кобальта (LiCoO₂). По заверениям некоторых источников-производителей, вторым оптимальным соотношением является LiNi5Mn₂Co₃O₂.

NCM аккумуляторы сосредоточили в себе все существующие достоинства лития: большая токоотдача, химическая стабильность, высокая энергоёмкость.

Почему они так хороши?

Секретом их эффективности является практически идеальное сочетание никеля и марганца. Положительной стороной марганца является его шпинельная (от нем. Spinell – колючка) структура, с другой стороны, марганец обладает высоким внутренним сопротивлением (что, в итоге, понижает энергоёмкость батареи). Положительной стороной никеля является высокая энергоёмкость, но при этом никель сам по себе крайне нестабилен. Сочетание этих элементов позволят подчеркнуть их сильные стороны и компенсировать недостатки друг друга.

Положительные и отрицательные стороны.

В итоге, NMC-аккумуляторы имеют электроёмкость на уровне 220 Вт*ч/кг, что позволяет использовать их в переносных устройствах, где одним из ключевых факторов является вес. Ещё одной положительной стороной является низкая пожароопасность конечного изделия, что позволяет использовать их в качестве ИБП (источников бесперебойного питания).

Недостатком NMC-аккумуляторов можно назвать их относительно высокую стоимость, по сравнению с более устаревшими типами Li-ion ячеек.

Технические характеристики

Таблица 1. Технические характеристики NCM–элементов

Использование

Основной сферой применения NMC–аккумуляторов является электротранспорт.

Аккумуляторы данного типа были впервые были установлены на электротранспорт в 2011 году на автомобиль BMW ActiveE, и в 2013 году на автомобиль BMW i8. На данный момент NCM-аккумуляторы устанавливались и устанавливаются на следующие модели электротранспорта:

• Audi e-tron GE
• BMW i3
• Chevrolet Bolt
• Hyundai Kona Electric
• Jaguar I-pace
• JMC E200L
• Nissan Leaf
• Renault ZOE
• VW e-Golf и т.д

Множество производителей электротранспорта не используют в качестве составных частей тягового аккумулятора NCM–ячейки. Самым известным представителем таких производителей является компания Tesla, которые используют NCA–ячейки (Литий-никель-кобальт-алюминиевые ячейки (LiNiСoAlO₂)). Однако, в бытовом аккумуляторе Tesla Powerwall, предназначенном для сохранения энергии в целях бытового использования, сдвига нагрузки потребления и резервного питания, по словам, используются NMC–ячейки.

Ещё одной сферой использования является (как было уже сказано в положительных сторонах) источники бесперебойного питания.

Например, в Южной Корее, в 2016 году были установлены ИБП, произведённых из NCM–элементов: один мощностью 16 МВт и ёмкостью 6 МВт*ч, и один мощностью 24 МВт и ёмкостью 9 МВт*ч. А в 2018 году подобный ИБП, мощностью 30 МВт и ёмкостью 11 МВт*ч был установлен и введён в эксплуатацию в городе Ньюман, штат Западная Австралия.

Зарядка и эксплуатация

По большей части, NMC–элементы используются в сборках из нескольких ячеек, а значит, для зарядки необходимо подключить сетевой адаптер к спец.разъёму, и зарядка пойдёт автоматически. Примерное время зарядки будет составлять в районе 3 часов.

На что обратить внимание при покупке

В первую очередь следует обратить внимание, при покупке NCM элементов на разрядный ток устройства, в котором будет использоваться АКБ. При высокой нагрузке рекомендуется выбрать элементы с относительно небольшой ёмкостью.

Компания VirtusTec в данный момент проводит внедрение нового продукта: аккумуляторных батарей, собранных исключительно из NCM–элементов. Сборка происходит исходя из требований заказчика, а размер и вес готовой АКБ будет несколько меньше, чем у схожего по характеристикам LiFePO4.