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，鋰離子電池有兩個電極：陽極和陰極。
NMC 與 LFP
在電動汽車(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)商品的價格波動。（請注意，本文中的“商品”并不意味著“廣泛、容易獲得、價格差異很小”，例如燈泡甚至個人電腦；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，電池的另一個關(guān)鍵品質(zhì)因數(shù)是每存儲千瓦時的成本（$/kWh）。盡管數(shù)字隨著商品價格的變化而波動，但粗略估計 LFP 電池的價格在 70 美元/千瓦時左右，比 100 美元/千瓦時的 NMC 電池低 30%。
作為制造價格更實(shí)惠的電動汽車努力的一部分，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)是一個主要問題，而在其他地區(qū)則是一個小得多的問題。幾家汽車公司計劃在美國越來越多地部署 LFP 電池，它們在全球最大的電動汽車市場中國很普遍。
電動汽車電池市場預(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)電動汽車市場，但這種看法可能有些不正確。ARK Investment Management LLC 的一份報告表明，持續(xù)的成本下降、鎳供應(yīng)限制和電動汽車效率的提高應(yīng)該會推動 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，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，這是一個很好的例子，預(yù)報員會說，“哦，好吧，別管我們當(dāng)時說了什么！”）
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 NMC 與 LFP 的情況是流動和動態(tài)的，依賴于許多非工程因素以及純技術(shù)因素。此外，電池定價是由短期商品定價與供應(yīng)商和客戶之間的長期合同相沖突所驅(qū)動的。
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完全沒有任何電池的 EV 本身的建議零售價，然后讓客戶在兩個或三個之間進(jìn)行選擇給定車輛的電池化學(xué)成分——電池組價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 的電動汽車甚至非電動汽車應(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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