NCA batérie a akumulátory » Technológia lítium-kobalt-hliník
Zverejnené: 10. 10. 2023 | Doba potrebná na prečítanie: 3 minúty
Okrem technológie LFP alebo technológie NMC predstavujú akumulátory s technológiou NCA ďalšiu dôležitú skupinu v rodine lítiových akumulátorov. Skratka NCA predstavuje Nikel, Cobalt a Aluminium a popisuje zloženie, resp. chemické zlúčeniny kladnej elektródy akumulátora.
Pretože pri vybíjaní dochádza na kladnej elektróde k redukcii, hovoria o nej odborníci ako o katóde. Preto sa u akumulátorov NCA, ako materiál katódy, používajú oxidy lítia, niklu a kobaltu.
Ďalšia dôležitá informácia: Akumulátory NCA sú veľmi podobné akumulátorom NMC 811. Majú rovnakú vrstvenú štruktúru materiálu katódy a tiež podobné elektrochemické správanie.
Z tohto dôvodu sú akumulátory NMC a akumulátory NCA často považované za jednu skupinu, pokiaľ ide o bezpečnosť chemického zloženia alebo porovnanie s inými typmi lítiových akumulátorov, ako sú akumulátory LFP.
Konštrukcia akumulátora NCA, resp. jeho technológia zodpovedá konštrukcii bežného akumulátora Li-Ion. Percentuálny podiel príslušných komponentov katódy sa veľmi podobá podielu pri akumulátore NMC 811. Rozdiel je len v tom, že sa namiesto mangánu používa hliník.
Vďaka použitiu hliníka je možné zvýšiť stabilitu cyklu a bezpečnosť. Ióny hliníka sa napokon nepodieľajú na redukcii, resp. oxidácii, čím sa znižuje využiteľná kapacita.
Podobne ako pri akumulátoroch NMC sa vývojári pokúšajú, pokiaľ možno čo najviac, znížiť vysoké náklady na akumulátory NCA tým, že používajú pomerne drahý kobalt iba v nevyhnutne potrebnom množstve.
Preto oxidy niklu, kobaltu a hliníka v akumulátore NCA, bohatom na nikel, pozostávajú z približne 80 % niklu. Okrem úspory nákladov, pomáha nikel tiež zvyšovať úroveň napätia a teda aj množstvo uložiteľnej energie.
Základné funkcie lítiových akumulátorov a taktiež procesy pri nabíjaní a vybíjaní sme podrobne popísali v našom Radcovi k lítiovým akumulátorom.
Rovnako ako u všetkých akumulátorov s lítiovou technológiou, majú aj akumulátory NCA rovnako výhody, tak aj nevýhody.
Prednosti
V porovnaní s NMC akumulátormi vykazujú akumulátory s chémiou NCA ešte o niečo vyššiu energetickú hustotu a ešte väčší potenciálny výkon. Akumulátory s katódami NCA disponujú navyše veľmi dobrou schopnosťou rýchlonabíjania. Vďaka tomu sú priamo predurčené na použitie v elektromobilite.
Nevýhody
Rovnako ako pri akumulátoroch NMC 811, majú články NCA veľmi vysoký, približne 80% obsah niklu. V dôsledku čoho trpí ich tepelná stabilita. Tepelný únik, resp. náhle sa vyskytujúce samozapálenie, ktoré za normálnych okolností nastáva až pri vysokých teplotách (cca 180 °C), môže pri prebíjaní nastať už pri 65 °C.
Z dôvodu už spomínaného vysokého výkonu, sú akumulátory s oxidmi niklu, kobaltu a hliníka v automobilovom priemysle veľmi obľúbené.
Obzvlášť americký výrobca Tesla vsádza u svojich vozidiel, okrem článkov NMC a LFP, aj na akumulátory s technológiou NCA.
Pritom nehrá veľkú úlohu, že stabilita cyklu (viď nasledujúci odstavec) akumulátorov NCA nie je zase taká vysoká ako napríklad pri akumulátoroch NMC.
Energetická hustota je dôvodom, prečo sú tieto články v súčasnosti v obľube.
Výrobcovia akumulátorov a elektromobilov u svojich produktov niekedy neuvádzajú možný počet nabíjacích cyklov. Má to jeden dobrý dôvod. Pri sledovaní reálnych čísel by nás mohlo všeličo prinútiť k zamysleniu. Na rozdiel od akumulátorov s technológiou NMC, pri ktorých výrobcovia uvádzajú počet cyklov asi 2 000, dosahujú akumulátory s technológiou NCA iba 1 000 cyklov. Na prvý pohľad nevyzerá tento počet veľmi vysoký.
Pokiaľ ale vezmeme do úvahy, že elektromobil s plne nabitým akumulátorom prejde vzdialenosť asi 300 km, najazdil by pri 1 000 cykloch pekných 300 000 km. To je hodnota, ktorú vozidlo so spaľovacím motorom len tak nedosiahne.
Ďalej je potrebné si uvedomiť, že akumulátor sa pri každej jazde úplne nevybije. Krátke jazdy často odoberú len malé percento celkovej kapacity. Pri ďalšom dobíjaní sa potom už nejedná o kompletný cyklus.
Aby bolo možné výkonnosť elektromobilu udržať po dlhú dobu a pokiaľ možno zbytočne neurýchľovať jeho starnutie, je bezpodmienečne nutné venovať pozornosť pokynom a radám k starostlivosti o akumulátor, ktoré každý výrobca vozidla poskytuje svojim zákazníkom.
Tip z praxe: Stabilita cyklu štartovacích batérií
Klasická autobatéria vo vozidle so spaľovacím motorom zvládne pri úplnom vybití v priemere asi 120 cyklov. Na jej hlavnú úlohu, teda napájanie štartéra pri štartovaní motora, sú síce potrebné vysoké prúdy, ale kvôli krátkej dobe trvania spotrebujú iba zlomok kapacity akumulátora. Keď sa motor rozbehne, autobatéria sa neodkladne znovu plne nabije. Pretože proces štartovania v takom prípade nepredstavuje cyklus, môžu batérie počas dlhšieho časového obdobia úspešne realizovať niekoľko tisíc procesov štartovania.