NMC batérie a akumulátory » Technológia nikel-mangán-kobalt
Uverejnené: 10. 10. 2023 | Doba potrebná na prečítanie: 3 minúty
Akumulátory NMC alebo inak čoraz častejšie nazývané NMC batérie, patria do veľkej rodiny lítiových akumulátorov. Skratka NMC znamená nikel, mangán a kobalt – odborníci ich preto často označujú aj ako lítium-nikel-mangán-kobaltové akumulátory.
Názov akumulátora je odvodený od materiálu kladného pólu, pre ktorý sa používajú oxidy lítia, niklu, mangánu a kobaltu v najrôznejších zloženiach.
V závislosti od zloženia oxidov sa môže kapacita a výkonnosť, ale aj cena líšiť. Už počas výroby je tak možné akumulátory NMC optimálne nakonfigurovať na zamýšľaný účel a to výberom vhodného materiálu elektród.
Konštrukcia akumulátora NMC zodpovedá klasickému článku Li-Ion s anódou, katódou, separátorom a elektrolytom. V prípade potreby si presnú konštrukciu článku Li-Ion môžete prečítať v našom Radcovi k lítiovým akumulátorom.
Jediný rozdiel oproti akumulátorom s oxidom lítia a kobaltu, popisovaným v Radcovi, spočíva v kladnej elektróde. Pre akumulátor NMC sa používa zmes oxidov lítia, niklu, mangánu a kobaltu. Pokiaľ ide o zloženie oxidov v elektróde, existujú rôzne zmiešavacie pomery, resp. technológie:
NMC 333 Lítium-iónová batéria s 33,33% niklu (Ni), 33,33% mangánu (Mn) a 33,33% kobaltu (Co).
NMC 622 Lítium-iónová batéria s 60% niklu (Ni), 20% mangánu (Mn) a 20% kobaltu (Co).
NMC 811 Lítium-iónová batéria s 80% niklu (Ni), 10% mangánu (Mn) a 10% kobaltu (Co).
Kobalt a oxidy kobaltu sú pomerne drahé. K tomu, ich ťažba prebieha častokrát ilegálne a bez rešpektovania sociálnych, zdravotných, pracovno-právnych alebo ekologických aspektov, typickým príkladom je napr. Demokratická republika Kongo. Preto sa výrobcovia článkov NMC snažia podiel kobaltu stále viac znižovať. Súčasne sa usilujú o zvýšenie kapacity, energie, resp. výkonu a tiež konkurencieschopnosti.
Podobne ako konštrukcia, aj spôsob fungovania akumulátora NMC je rovnaký ako u iných akumulátorov typu Li-Ion.
Proces nabíjania
Pri procese nabíjania sú pôsobením nabíjacieho napätia elektróny z kladnej elektródy akumulátora odoberané a poskytované zápornou elektródou. Tým sa lítiové ióny uvoľňujú z kladného pólu a cez separátor putujú elektrolytom k zápornému pólu. Tam každý zachytí jeden elektrón a zabuduje sa do grafitovej vrstvy. Vďaka energii procesu nabíjania sa tak na zápornú elektródu naviaže veľmi vysoký počet elektrónov.
Proces vybíjania
Na vybíjanie akumulátora postačí vytvoriť externý prúdový okruh so spotrebičom. Hneď ako sa prúdový okruh uzavrie, lítium znovu odovzdá elektrón, ktorý predtým prijalo. Následne putuje ako lítiový ión cez separátor späť ku kladnej elektróde. Elektróny odovzdané u zápornej elektródy prúdia externým prúdovým okruhom taktiež ku kladnému pólu a tam umožňujú prijatie lítiového iónu do oxidu.
Jednotlivé procesy, ktoré sa pri nabíjaní a vybíjaní odohrávajú, sme taktiež podrobne popísali v našom Radcovi k lítiovým akumulátorom.
Pri správnom používaní a starostlivosti ponúkajú akumulátory NMC veľmi vysokú špecifickú energiu a veľmi dlhú životnosť. Tieto články sú preto často a s obľubou používané do najrôznejších aplikácií, kde je primárnym zameraním výkon.
Najdôležitejšou hlavnou oblasťou použitia je elektromobilita.
Akumulátory s technológiou NMC sa celosvetovo používajú v automobilovom priemysle, najčastejšie v elektromobiloch. Len americký výrobca Tesla sa vo svojich elektromobiloch čoraz viac spolieha na akumulátory NCA, resp. LFP.
Dokonca aj pre jednoduché elektromobily, ako sú napr. elektrobicykle alebo elektrokolobežky, sa prednostne používajú akumulátory NMC.
Ale aj pri malých elektronických zariadeniach, ako sú smartfóny a notebooky, se stále častejšie používajú akumulátory NMC, ktoré vďaka vysokej energetickej hustote už takmer prevalcovali do tej doby používané akumulátory s oxidmi lítia a kobaltu.
Ako poznáme, že sa jedná o akumulátor NMC?
Výrobcovia často na typovom štítku Li-Ion akumulátorov uvádzajú len „Li-Ion“, a neposkytujú teda žiadne bližšie informácie k použitej technológii. Pretože nám informácie o napätí článku v tomto prípade tiež veľmi nepomôžu, je potrebné si tieto informácie v prípade potreby vyhľadať v technickej dokumentácii k akumulátoru alebo k príslušnému zariadeniu. Ak máte pochybnosti, opýtajte sa výrobcu.
Na čo treba dávať pozor pri používaní akumulátorov NMC?
V zásade by ste mali pri zaobchádzaní s akumulátormi vždy dodržiavať bezpečnostné pokyny výrobcu. Súčasťou týchto pokynov je, že sa lítiové akumulátory musia nabíjať vždy len k tomu určenou nabíjačkou. Na proces nabíjania musí vždy dohliadať príslušná osoba. Pri riadnom zaobchádzaní predstavujú lítiové akumulátory veľmi bezpečný zdroj energie s vysokou hustotou energie a dlhou životnosťou. V prípade prebitia alebo mechanického poškodenia naopak hrozí nebezpečenstvo vzplanutia akumulátora. Odborníci označujú tento efekt ako exotermickú reakciu alebo tepelný únik.
Ako vyzerá ďalší vývoj akumulátorov NMC?
Rôzne firmy sa pokúšajú zvýšiť výkonnosť a životnosť akumulátorov. Špeciálne v oblasti elektromobility je životnosť akumulátorov dôležitým kritériom pri rozhodovaní o nákupe elektromobilu.