NMC baterie a akumulátory » Technologie nikl-mangan-kobalt
Zveřejněno: 10. 10. 2023 | Doba potřebná k přečtení: 3 minuty
Akumulátory NMC nebo také NMC baterie, jak jsou čím dál častěji lidově nazývány, patří do velké rodiny lithiových akumulátorů. Zkratka NMC znamená nikl, mangan a kobalt – proto je odborníci označují také jako lithium-nikl-mangan-kobaltové akumulátory.
Název akumulátoru je odvozený od materiálu kladného pólu, pro který se používají oxidy lithia, niklu, manganu a kobaltu v nejrůznějších poměrech.
V závislosti na složení oxidů se může kapacita a výkonnost, ale také cena lišit. Je tak možné akumulátory NMC již během výroby výběrem vhodného materiálu elektrody optimálně nakonfigurovat pro zamýšlený účel.
Konstrukce akumulátoru NMC odpovídá klasickému článku Li-Ion s anodou, katodou, separátorem a elektrolytem. O přesné konstrukci článku Li-Ion se v případě potřeby dozvíte více v Rádci k lithiovým akumulátorům.
Jediný rozdíl oproti akumulátorům s oxidem lithia a kobaltu, popisovaným v Rádci, spočívá v kladné elektrodě. Pro akumulátor NMC se používá směs oxidů lithia, niklu, manganu a kobaltu. Pokud jde o složení oxidů v elektrodě, existují různé směšovací poměry, resp. technologie:
NMC 333 Lithium-iontová baterie s 33,33 % niklu (Ni), 33,33 % manganu (Mn) a 33,33 % kobaltu (Co).
NMC 622 Lithium-iontová baterie s 60 % niklu (Ni), 20 % manganu (Mn) a 20 % kobaltu (Co).
NMC 811 Lithium-iontová baterie s 80 % niklu (Ni), 10 % manganu (Mn) a 10 % kobaltu (Co).
Kobalt a oxidy kobaltu jsou poměrně drahé. Kromě toho probíhá jejich dobývání, například v Demokratické republice Kongo, částečně ilegálně a bez respektování sociálních, zdravotních, pracovně-právních nebo ekologických aspektů. Proto se výrobci článků NMC pokoušejí podíl kobaltu stále více snižovat. Současně usilují o zvýšení kapacity, energie, resp. výkonu a také konkurenceschopnosti.
Podobně jako konstrukce, je i způsob fungování akumulátoru NMC stejný jako u jiných akumulátorů řady Li-Ion.
Proces nabíjení
Při procesu nabíjení jsou působením nabíjecího napětí elektrony z kladné elektrody akumulátoru odebírány a poskytovány zápornou elektrodou. Tím se lithiové ionty uvolňují z kladného pólu a putují elektrolytem a skrz separátor k zápornému pólu. Tam přiberou vždy jeden elektron a usadí se v grafitové vrstvě. Díky energii procesu nabíjení se tak na zápornou elektrodu naváže velmi vysoký počet elektronů.
Proces vybíjení
Pro vybíjení akumulátoru postačí vytvořit externí proudový okruh se spotřebičem. Jakmile se proudový okruh uzavře, lithium znovu odevzdá elektron, který předtím přijalo. Následně putuje jako lithiový iont skrz separátor zpátky ke kladné elektrodě. Elektrony odevzdané u záporné elektrody proudí externím proudovým okruhem rovněž ke kladnému pólu a tam umožňují přijetí lithiového iontu do oxidu.
Jednotlivé procesy, které se při nabíjení a vybíjení odehrávají, jsme podrobně popsali v našem Rádci k lithiovým akumulátorům.
Akumulátory NMC nabízejí při správném používání a odpovídající péči velmi vysokou specifickou energii a velmi dlouhou životnost. Proto jsou tyto články s oblibou a často používány pro nejrůznější aplikace, při nichž je kladen důraz primárně na výkon.
Asi nejdůležitější hlavní oblast použití představuje elektromobilita.
Akumulátory s technologií NMC se celosvětově používají také v automobilovém průmyslu, nejčastěji v elektromobilech. Pouze americký výrobce Tesla vsází u svých elektromobilů ve zvýšené míře na akumulátory NCA, resp. LFP.
Dokonce i pro jednoduché elektromobily, jako jsou např. elektrokola nebo elektrokoloběžky, se přednostně používají akumulátory NMC.
Ale také u malých elektronických zařízení, jako jsou smartphony a notebooky, se stále častěji používají akumulátory NMC, které díky vysoké energetické hustotě již téměř převálcovaly do té doby používané akumulátory s oxidy lithia a kobaltu.
Jak poznáme, že se jedná o akumulátor NMC?
Výrobci často na typovém štítku Li-Ion akumulátorů uvádějí jen „Li-Ion“, a neposkytují tedy žádné bližší informace k použité technologii. Protože nám informace o napětí článku v tomto případě také moc nepomohou, je nutné tyto informace v případě potřeby dohledat v technické dokumentaci k akumulátoru nebo příslušnému zařízení. Máte-li pochybnosti, zeptejte se výrobce.
Na co je potřeba dávat pozor při používání akumulátorů NMC?
V zásadě byste měli při zacházení s akumulátory vždy dodržovat bezpečnostní pokyny výrobce. Součástí těchto pokynů je, že se lithiové akumulátory musejí nabíjet vždy jen pomocí k tomu určených nabíječek. Na proces nabíjení musí vždy dohlížet příslušná osoba. Při řádném zacházení představují lithiové akumulátory velmi bezpečný zdroj energie s vysokou hustotou energie a dlouhou životností. V případě přebití nebo mechanického poškození naopak hrozí nebezpečí, že akumulátor začne hořet. Odborníci označují tento efekt jako exotermickou reakci nebo tepelný únik.
Jak vypadá další vývoj akumulátorů NMC?
Různé firmy se pokoušejí zvýšit výkonnost a životnost akumulátorů. Speciálně v oblasti elektromobility je životnost akumulátorů důležitým kritériem při rozhodování o nákupu elektromobilu.