LFP vs NMC: Công nghệ pin nào thống trị tối cao?

Đối với các doanh nghiệp trong các lĩnh vực như xe điện (EV) và hệ thống lưu trữ năng lượng, việc lựa chọn công nghệ pin phù hợp là rất quan trọng. Hai trong số đó là pin lithium iron phosphate (LFP) và niken mangan coban (NMC). Vào năm 2023, pin LFP chiếm 30% thị trường pin EV, tăng từ 10% vào năm 2020. Chi phí thấp hơn, tuổi thọ dài hơn và độ an toàn được nâng cao là những lý do khiến mức độ phổ biến của chúng tăng lên trong những năm qua. Mặt khác, pin NMC cũng đã có chỗ đứng nhờ mật độ năng lượng cao hơn, phù hợp với các ứng dụng yêu cầu giải pháp năng lượng nhỏ gọn, nhẹ.

Sự so sánh này cung cấp một cái nhìn khái quát về điểm mạnh, điểm yếu cũng như các kịch bản sử dụng tốt nhất giữa Pin LFP và NMC liên quan đến các công nghệ Li-ion này. Chúng tôi mong muốn cung cấp cho bạn sự hiểu biết sâu sắc thực sự để giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt về doanh nghiệp của mình.

Pin LFP là gì?

Pin Lithium Iron Phosphate (LFP) thuộc họ lithium-ion, theo đó chúng sử dụng lithium iron phosphate làm vật liệu catốt. Chúng có tiêu chuẩn an toàn rất cao, độ ổn định nhiệt tuyệt vời và vòng đời dài. Không giống như pin NMC, pin LFP phụ thuộc vào sắt và phốt phát. Những vật liệu này sẵn có hơn và rẻ hơn so với các vật liệu khác. Điều này khiến chúng trở thành lựa chọn phổ biến cho nhiều ứng dụng khác nhau, nơi chi phí và độ an toàn là cực kỳ quan trọng.

Chúng được sử dụng rộng rãi trong xe buýt điện và hệ thống lưu trữ năng lượng cố định. Ngoài ra, ngày càng có nhiều Xe điện (EV) sử dụng pin LFP. Một số công ty như BYD và Tesla đã đưa LFP vào xe của họ, đặc biệt là ở những khu vực có yêu cầu phạm vi hoạt động thấp hơn.

Pin NMC là gì?

Pin coban mangan niken (NMC) là một loại pin lithium-ion sử dụng kết hợp niken, mangan và coban làm vật liệu catốt. Sự pha trộn này nổi tiếng với mật độ năng lượng cao và khả năng cung cấp năng lượng. Những thuộc tính như vậy khiến NMC phù hợp với xe điện và dụng cụ điện. Chúng loại bỏ nhu cầu sạc điện thường xuyên cho xe điện và có hiệu quả cao về kích thước.

Tuy nhiên, pin NMC có một số nhược điểm bao gồm giá cao hơn, tuổi thọ ngắn hơn cũng như khả năng thoát nhiệt cao hơn. Vì những lý do này, Tesla cùng nhiều hãng khác đã bắt đầu chuyển từ pin NMC sang pin lithium iron phosphate (LFP); đây là một động thái nhằm tăng cường an toàn và cắt giảm chi phí.

Phân tích sự khác biệt chính: Pin LFP và NMC

So sánh mật độ năng lượng

Mật độ năng lượng, được đo bằng watt-giờ trên kilogam (Wh/kg), cho biết lượng pin có thể lưu trữ so với trọng lượng của nó. Thông thường, pin NMC có mật độ năng lượng cao hơn, khoảng 150-200 Wh/kg. Điều này cho phép họ lưu trữ nhiều năng lượng hơn trong một gói nhỏ hơn, nhẹ hơn. Do đó, chúng lý tưởng cho xe điện (EV) và thiết bị điện tử cầm tay, mang lại phạm vi lái xe dài hơn và thời gian sử dụng kéo dài.

Mặt khác, pin LFP có mật độ năng lượng thấp hơn, thường nằm trong khoảng 90-160 Wh/kg. Họ có thể lưu trữ ít năng lượng hơn trong một khối lượng nhất định. Tuy nhiên, độ ổn định nhiệt của chúng cho phép đóng gói chặt hơn trong các tế bào hình lăng trụ hoặc túi. Điều này làm giảm trọng lượng tổng thể, khiến sự khác biệt ít được chú ý hơn ở cấp độ hệ thống. Hơn nữa, những đổi mới như công nghệ cell-to-pack (CTP) và cell-to-frame (CTC) thậm chí còn giảm thiểu khoảng cách này hơn nữa. Những công nghệ này tích hợp các tế bào trực tiếp vào bộ pin hoặc khung xe, loại bỏ vật liệu và trọng lượng dư thừa.

Mật độ năng lượng và hiệu suất

Pin NMC, với mật độ năng lượng cao hơn, sẽ hoạt động tốt như pin khởi động. Chúng cung cấp năng lượng bùng nổ nhanh chóng, giúp tăng tốc tốt hơn và thời gian sạc nhanh hơn. Điều này khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu công suất đầu ra cao và ngay lập tức, chẳng hạn như khởi động xe điện (EV).

Ngược lại, pin LFP phù hợp hơn làm pin chu kỳ sâu. Chúng cung cấp năng lượng ổn định, đáng tin cậy trong thời gian dài hơn, điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng yêu cầu cung cấp năng lượng ổn định. Mặc dù chúng có mật độ năng lượng thấp hơn nhưng pin LFP mang lại độ an toàn cao hơn và tuổi thọ dài hơn. Điều này khiến chúng trở thành lựa chọn ưu tiên để sử dụng liên tục và lâu dài, chẳng hạn như trong các hệ thống lưu trữ năng lượng.

Vòng đời và tuổi thọ

Tuổi thọ chu kỳ của pin rất quan trọng để xác định giá trị lâu dài cũng như hiệu suất của pin. Pin LFP nổi tiếng với tuổi thọ chu kỳ ấn tượng, thường vượt quá 2,000 đến 3,000 chu kỳ sạc và xả trước khi xảy ra tình trạng mất dung lượng đáng kể. Tuy nhiên, pin NMC được thiết kế với tuổi thọ ngắn hơn trong khoảng 1,000 – 2,000 chu kỳ. Do đó, pin LFP có tuổi thọ dài hơn sẽ có tổng chi phí sở hữu thấp hơn vì chúng cần ít thay thế và bảo trì hơn. Ưu điểm này đặc biệt có ý nghĩa trong các cơ sở lưu trữ năng lượng quy mô lớn, nơi chi phí thay thế có thể rất lớn.

Cân nhắc an toàn

An toàn là mối quan tâm hàng đầu trong công nghệ pin và cả pin LFP và NMC đều có cấu hình an toàn riêng. Pin LFP được biết đến với độ ổn định nhiệt tuyệt vời và có nguy cơ thoát nhiệt thấp hơn đáng kể. Thoát nhiệt là tình trạng pin quá nóng và có khả năng bốc cháy. Quan trọng nhất là điều này có nghĩa là chúng vẫn an toàn ngay cả ở nhiệt độ cao hơn.

Mặt khác, pin NMC có nguy cơ thoát nhiệt cao hơn do mật độ năng lượng cao và việc sử dụng coban làm nguyên tố trong thành phần của chúng. Do đó, họ có thể yêu cầu áp dụng BMS tiên tiến và các phương pháp kỹ thuật thiết bị chu đáo để chống lại tình trạng quá nhiệt.

Hiệu suất trong điều kiện khắc nghiệt

Ở nhiệt độ cao (ví dụ lên đến 60°C), pin LFP hoạt động tốt hơn các loại khác vì chúng duy trì sự ổn định và công suất đầu ra hiệu quả. Nhiệt độ hoạt động tối đa của chúng nằm trong khoảng từ 55°C (131°F) đến 75°C (167°F), cho phép vận hành an toàn ở vùng khí hậu nóng.

Ngược lại, tế bào NMC hoạt động tốt ở vùng có khí hậu lạnh hơn vì mật độ năng lượng của chúng vẫn cao và công suất đầu ra ổn định ở mức -20°C (-4°F). Tế bào NMC thường kết hợp các hệ thống quản lý nhiệt phức tạp để tránh quá nhiệt trong thời gian sạc nhiều.

Tác động môi trường

Tác động môi trường của công nghệ pin là mối quan tâm ngày càng tăng. Pin LFP có tác động môi trường nhỏ hơn nhiều vì chúng thiếu coban, chất có liên quan đến ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và vi phạm nhân quyền. Hơn nữa, pin LFP dễ dàng tái chế và xử lý theo cách an toàn hơn để giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trường.

Tuy nhiên, pin NMC có chứa coban cùng với các kim loại nặng khác khiến chúng gặp nhiều thách thức hơn từ góc độ môi trường. Việc khai thác và tinh chế các vật liệu này tiêu tốn nhiều năng lượng và có tính tàn phá sinh thái. Mặc dù các cuộc điều tra đang được tiến hành để giảm hoặc loại bỏ coban trong NMC, nhưng đây vẫn là mối quan tâm lớn đối với các mô hình hiện tại do ý nghĩa sinh thái và đạo đức của chúng.

Pin lithium sắt photphat (LFP) vượt trội hơn pin niken mangan-coban oxit (NMC) về tính thân thiện với môi trường vì chúng có thành phần hóa học an toàn hơn cũng như có thể tái chế về bản chất.

Phân tích chi phí

Pin LFP thường có giá khoảng 80-100 USD mỗi kWh do không có coban, khiến chúng rẻ hơn pin NMC, có giá khoảng 120-140 USD mỗi kWh. Lợi thế về chi phí này làm cho pin LFP trở nên hấp dẫn đối với các ứng dụng có ngân sách tiết kiệm.

Tuy nhiên, pin NMC cung cấp mật độ năng lượng và hiệu suất cao hơn, điều này chứng tỏ giá thành cao hơn trong các ứng dụng yêu cầu lưu trữ năng lượng nhỏ gọn, mạnh mẽ, chẳng hạn như xe điện.

Pin LFP cũng có tuổi thọ dài hơn, dẫn đến tổng chi phí sở hữu thấp hơn theo thời gian do nhu cầu thay thế và bảo trì ít hơn. Do đó, trong khi pin NMC cung cấp hiệu suất cao với chi phí ban đầu cao hơn thì pin LFP lại mang đến giải pháp bền bỉ, tiết kiệm chi phí hơn về lâu dài.

Công nghệ pin nào tốt hơn?

Pin LFP rẻ hơn khoảng 20-30% so với pin NMC và có tuổi thọ dài gấp đôi. Điều này làm giảm chi phí thay thế tổng thể. Ngoài ra, pin LFP có độ ổn định nhiệt cao hơn đáng kể. Điều này làm cho chúng an toàn hơn nhiều với nguy cơ quá nhiệt thấp hơn. Từ góc độ môi trường, pin LFP thuận lợi hơn 50% vì chúng không chứa coban. Sự vắng mặt này làm giảm bớt những lo ngại về đạo đức và môi trường. Trong khi pin NMC cung cấp mật độ năng lượng cao hơn, việc tiết kiệm chi phí, nâng cao độ an toàn và tuổi thọ dài hơn của pin LFP khiến chúng trở thành lựa chọn thiết thực và bền vững hơn cho hầu hết các ứng dụng.

Kết luận

Cuộc tranh luận giữa pin LFP và NMC không có câu trả lời chung cho tất cả. Mỗi loại pin đều có ưu và nhược điểm riêng giúp nó phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Pin LFP vượt trội về độ an toàn, tuổi thọ và chi phí, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng lưu trữ năng lượng cố định và các ứng dụng có độ an toàn cao. Ngược lại, pin NMC cung cấp mật độ năng lượng và hiệu suất cao hơn, khiến chúng trở thành lựa chọn tốt hơn cho xe điện và thiết bị điện tử tiêu dùng có nhu cầu cao.

Hiểu được các yêu cầu cụ thể của ứng dụng là rất quan trọng trong việc lựa chọn công nghệ pin phù hợp. Bằng cách xem xét cẩn thận các yếu tố như mật độ năng lượng, vòng đời, độ an toàn, tác động môi trường và chi phí, bạn có thể đưa ra quyết định sáng suốt đáp ứng tốt nhất yêu cầu của mình.

Pin LFP tùy chỉnh từ Keheng

Keheng là một trong những nhà sản xuất pin lithium tốt nhất tại Trung Quốc. Đối với những người đang tìm kiếm giải pháp pin LFP tùy chỉnh, Keheng cung cấp nhiều tùy chọn được điều chỉnh để đáp ứng các ứng dụng đa dạng. Cho dù bạn cần pin cho hệ thống lưu trữ năng lượng, sử dụng trong công nghiệp hay mục đích giải trí, Keheng đều cung cấp pin LFP chất lượng cao được thiết kế để mang lại hiệu suất và tuổi thọ tối ưu. Với trọng tâm là sự an toàn, độ tin cậy và hiệu quả về chi phí, pin LFP tùy chỉnh của Keheng là lựa chọn thông minh cho mọi nhu cầu lưu trữ năng lượng.