Baterias de Óxido de Lítio Níquel Manganês Cobalto (LiNiMncOo2) - NMC
Um dos sistemas lítio íon mais bem-sucedidos é uma combinação de catodo de níquel-manganês-cobalto (NMC). É semelhante ao li-manganês.
Por exemplo, uma célula NMC modelo 18650, para condições de carga moderada, tem uma capacidade de cerca de 2.800mAh e pode fornecer de 4A a 5A.
Uma célula NMC otimizada para potência específica tem uma capacidade de apenas cerca de 2.000mWh, mas oferece uma corrente de descarga contínua de 20A.
Um anodo baseado em silício pode aumentar a capacidade da bateria até 4.000mAh ou mais, mas com capacidade de carregamento reduzida e menor vida útil.
O silício adicionado ao grafite tem a desvantagem de que o anodo cresce e encolhe com carga e descarga, tornando a célula mecanicamente instável.
O segredo da NMC reside na combinação de níquel e manganês.
O níquel é conhecido por sua alta energia específica, mas pobre estabilidade.
O manganês tem o benefício de formar uma estrutura de espinélio para conseguir baixa resistência interna, mas oferece uma baixa energia específica. Combinando-se os metais aumentam-se os pontos fortes da bateria.
NMC é uma bateria adequada para ferramentas elétricas, e-bikes e outros veículos elétricos.
A combinação de catodo é tipicamente um terço de níquel, um terço de manganês e um terço de cobalto, também conhecido como 1-1-1.
Isto oferece uma mistura única que também diminui o custo de matéria-prima devido ao reduzido teor de cobalto. Outra combinação bem-sucedida é NCM com 5 partes de níquel, 3 partes de cobalto e 2 partes de manganês.
São possíveis outras combinações utilizando várias quantidades de materiais catódicos. Novos eletrólitos e aditivos permitem carregar a 4,4V/célula e aumentar a capacidade da bateria.
A bateria de lítio íon de NMC tem bom desempenho geral e se destaca em energia específica.
Esta bateria é a candidata preferida para o veículo elétrico e tem a taxa mais baixa de auto aquecimento.
Os três materiais ativos de níquel, manganês e cobalto podem ser misturados facilmente para atender a uma ampla gama de aplicações para sistemas de armazenamento de energia automotiva e de energia que precisam de ciclos frequentes.
A família NMC está crescendo em sua diversidade.
A principais características são:
- Óxido de lítio níquel manganês cobalto: catodo de LiNiMnCoO2 e ânodo de grafite
- Abreviatura: NMC
- Tensão Nominal: 3,60V (3,70V)
- Faixa de operação típica 3,0-4,2V/célula, ou superior
- Energia específica (capacidade): 150-220Wh/kg
- Carga: 0.7-1C até 4,20V, algumas baterias atingem 4,30V; tempo típico de carga 3 horas. A corrente de carga acima de 1C reduz a duração da bateria.
- Descarga: 1C; 2C é possível em algumas células; tensão de corte de 2,50V.
- Vida útil 1000 a 2000 ciclos (relacionado à profundidade de descarga, temperatura)
- Fuga térmica típica 210°C. Alta carga promove fuga térmica
- Aplicações e-bikes, dispositivos médicos, veículos elétricos, industrial