在眾多商用電池技術(shù)中,,鋰基電池在體積能量密度和重量能量密度的兩個(gè)主要儲能品質(zhì)方面表現(xiàn)出色,。當(dāng)然,,“鋰電池”一詞實(shí)際上涵蓋了各種化學(xué)和結(jié)構(gòu)安排。與所有電池一樣,,鋰離子電池有兩個(gè)電極:陽極和陰極,。
NMC 與 LFP
在電動(dòng)汽車(EV) 中,主要的陰極化學(xué)物質(zhì)是鋰鎳錳鈷(LiNi x Mn y Co z O 2 ,,命名為 NMC)和磷酸鐵鋰(LiFePO 4或 LFP),。哪種電動(dòng)汽車電池更好,?一般而言,NMC 電池比 LFP 電池具有更高的能量容量,,因此對于以續(xù)航里程為關(guān)鍵參數(shù)的電動(dòng)汽車來說似乎更受歡迎,,但它們也更昂貴。
成本比較
本在很大程度上取決于構(gòu)成電池的基礎(chǔ)商品的價(jià)格波動(dòng),。(請注意,,本文中的“商品”并不意味著“廣泛、容易獲得,、價(jià)格差異很小”,,例如燈泡甚至個(gè)人電腦;相反,,它指的是一種基本材料,,它很少以其原始形式使用,但被用于作為構(gòu)建塊或關(guān)鍵成分,。)鐵基電池的成本低于北美和歐洲廣泛使用的鎳鈷組合,。
除能量密度數(shù)據(jù)外,電池的另一個(gè)關(guān)鍵品質(zhì)因數(shù)是每存儲千瓦時(shí)的成本($/kWh),。盡管數(shù)字隨著商品價(jià)格的變化而波動(dòng),,但粗略估計(jì) LFP 電池的價(jià)格在 70 美元/千瓦時(shí)左右,比 100 美元/千瓦時(shí)的 NMC 電池低 30%,。
作為制造價(jià)格更實(shí)惠的電動(dòng)汽車努力的一部分,,汽車制造商正在轉(zhuǎn)向成本更低的電池類型,但它的續(xù)航里程也更短,,這在某些地區(qū)是一個(gè)主要問題,,而在其他地區(qū)則是一個(gè)小得多的問題。幾家汽車公司計(jì)劃在美國越來越多地部署 LFP 電池,,它們在全球最大的電動(dòng)汽車市場中國很普遍,。
電動(dòng)汽車電池市場預(yù)測
根據(jù)AlixPartners 2022 年全球汽車展望(參考文獻(xiàn) 1 ),LFP 電池已占全球電動(dòng)汽車市場的 17%,,代表了大眾市場的潛在路徑,。特斯拉于 2021 年 10 月宣布,它將為其標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航里程車型(Model 3 和 Model Y)改用 LFP 電池,,同時(shí)為續(xù)航里程更長的車型保留 NMC 電池,。Rivian Automotive, Inc. 是一家新興的小型電動(dòng)卡車制造商,受到華爾街和其他方面的廣泛關(guān)注,,將在其車輛中使用 LFP 電池,。
對各種電池類型的預(yù)測是模糊的,是所有此類預(yù)測的典型代表,。傳統(tǒng)的想法是,,“更好”的 NMC 電池將主導(dǎo)電動(dòng)汽車市場,,但這種看法可能有些不正確。ARK Investment Management LLC 的一份報(bào)告表明,,持續(xù)的成本下降,、鎳供應(yīng)限制和電動(dòng)汽車效率的提高應(yīng)該會推動(dòng) LFP 電池的市場份額從 2021 年的大約 33% 增加到 2026 年的約 47%,圖和參考文獻(xiàn) 2 ,。
在眾多可用的預(yù)測中,,ARK Investment Management LLC 預(yù)計(jì)低成本 LFP 電池的市場份額將從 2021 年的約 33% 增長到 2026 年的約 47%。
當(dāng)然,,正如陳詞濫調(diào)所說,,所有這些預(yù)測都必須持保留態(tài)度。例如,,負(fù)責(zé)全球 EV 電池研究的 UBS Group AG 股票分析師現(xiàn)在預(yù)計(jì),,到 2030 年,配備 LFP 電池的 EV 將占全球市場的 40%,,高于此前預(yù)測的 15%(參考文獻(xiàn) 3 ),。(順便說一下,這是一個(gè)很好的例子,,預(yù)報(bào)員會說,“哦,,好吧,,別管我們當(dāng)時(shí)說了什么!”)
如果能量密度和成本是唯一的問題,,那么決定在電動(dòng)汽車甚至非車輛情況下使用哪種電池化學(xué)成分將很棘手,,但只有幾個(gè)變量。然而,,現(xiàn)實(shí)情況卻大不相同,,因?yàn)橛性S多地緣政治、供應(yīng)鏈和其他技術(shù)因素使評估復(fù)雜化:
LFP 電池的供應(yīng)鏈高度集中在中國,,這使得汽車制造商在該行業(yè)試圖擺脫對中國電動(dòng)汽車技術(shù)的依賴之際更加依賴中國的電池供應(yīng),。
汽車制造商正試圖限制鈷的使用,以應(yīng)對剛果鈷礦開采中的環(huán)境和人權(quán)侵犯行為,。
俄羅斯是用于電池的高級鎳的大型供應(yīng)商,。
LFP 非常適合車輛經(jīng)常充電且有空間容納更大體積電池的情況;送貨車輛很合適,。
LFP 的制造成本較低且更易于生產(chǎn),。
LFP 可以充電至 100%,而不會降低電池壽命,;相反,,NMC 應(yīng)限制在 80% 以最大限度延長壽命,。這意味著使用 LFP 電池的 EV 的實(shí)際有效范圍接近于使用 NMC 電池的電動(dòng)汽車,再加上輕便的LFP 電池,,也在很大程度上抵消了這一因素,。然而,對于重量不那么重要的工具或固定機(jī)械等應(yīng)用,,LFP 可以在充滿電后提供更長的運(yùn)行時(shí)間,。
LFP 可以在很寬的溫度范圍內(nèi)有效運(yùn)行,尤其是在低端,。另一方面,,它們在較低溫度下充電速度較慢。
LFP 的充電周期幾乎是 NMC 的五倍,,并且在較高溫度和更快的充電/放電速率下性能下降較少,,因此它們更適合處理高性能駕駛和快速充電。
毫無疑問:這里有很多交叉流,,整個(gè) NMC 與 LFP 的情況是流動(dòng)和動(dòng)態(tài)的,,依賴于許多非工程因素以及純技術(shù)因素。此外,,電池定價(jià)是由短期商品定價(jià)與供應(yīng)商和客戶之間的長期合同相沖突所驅(qū)動(dòng)的,。
總結(jié)和結(jié)論
你如何評估和量化電池技術(shù)和市場情況在很大程度上取決于你來自哪里。預(yù)測和數(shù)字無處不在,,部分原因是不同的市場分析出于各種原因使用各種標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo),。 我想知道的是:考慮到電池組對 EV 性能的不確定性和重要性,也許在不久的將來制造商會列出一個(gè)完全沒有任何電池的 EV 本身的建議零售價(jià),,然后讓客戶在兩個(gè)或三個(gè)之間進(jìn)行選擇給定車輛的電池化學(xué)成分——電池組價(jià)格每周或每月更新一次,。有一些歷史先例:在過去,您可以獲得一些帶有低端碳鋅一次(不可充電)電池組的消費(fèi)品,,或者支付適度的溢價(jià)購買更好的堿性電池組,。 說到電池,只有一件事我們都可以肯定(顯然除了一些政客,,他們相信他們可以通過立法來推動(dòng)電池進(jìn)步):電池技術(shù)不受摩爾定律之類的任何事物的指導(dǎo),,摩爾定律定義了 50 年的半導(dǎo)體技術(shù)+年。 您對 LFP 與基于 NMC 的電動(dòng)汽車甚至非電動(dòng)汽車應(yīng)用的電池的中長期可行性有何看法,?市場會變得高度分散,,還是一種類型會占據(jù)主導(dǎo)地位?
參考:
AlixPartners, “2022 Global Automotive Outlook”
ARK Investment Management LLC, “Lithium Iron Phosphate Could Take 47% Of The Battery Market By 2026”
The Wall Street Journal. “Auto Makers Shift to Lower-Cost Batteries for Electric Vehicles”
編譯:Amy Wu
(參考鏈接:Lithium Batteries for EVs: NMC or LFP?)
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