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[动力电池]又有两家车企发布自研LFP电池包,LFP电池会超越NMC成为动力电池主流吗?

发表时间:2023-12-18 15:54
近日,广汽埃安(Aion)和吉利控股的极氪(zeekr)分别发布了基于磷酸铁锂(LFP)的因湃电池和金砖电池,这是继比亚迪刀片电池和宁德时代神行电池后,基于LFP化学的有一次技术创新,将LFP的极限又向前推进了一点。随着越来越多的车企与电池制造商布局LFP电池,在未来,LFP有没有可能超越NMC成为动力电池的主流呢?

LFP vs. NMC

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在小编看来,LFP除了能量密度低以及倍率性能不如NMC之外,没有任何缺点。而NMC的优点也正是高能量密度与快充性能好。接下来让我们详细对比一下LFPNMC的优缺点。

LFP电池

优点:

使用寿命更长,热失控风险更低

成本更低

环境友好

LFP电池

缺点:

能量密度较低,在100-150Wh/kg之间(行驶里程较短)

低温性能差

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NMC电池

优点:

能量密度更高,采用NMCTesla 4680电池可达244Wh/kg(行驶里程更长)

在寒冷气候条件下充电速度更快

缺点:

由于使用镍和钴,成本较高

循环寿命比LFP电池短,热失控风险更高

使用对环境不可持续的原材料

为什么越来越多车企选择LFP电池

BYD刀片电池问世以前,大部分动力电池采用的是NMC电池,因为其能量密度较高,在相同的空间里可以储存更多的电能,使电动汽车的续航里程更长,从而可以媲美燃油车的续航,消除电动汽车车主的里程焦虑。BYD刀片电池将LFP电池的能量密度做到电芯级165Wh/kg以及电池包级140Wh/kg,使LFP电池的市场份额不断提高。LFP电池的能量密度比 NMC 电池低,但这一事实可能有点误导。能量密度的差异主要体现在电芯层面,但由于LFP电池不易发生热失控,因此可以更紧密地封装在方形电池中,而不是人们更熟悉的圆柱形电池中。这就减轻了电池组的重量。制造商也开始采用电池到框架(Cell to Frame)或电池到电池包(Cell to Pack)的技术,即电池成为电池包结构的一部分,从而降低整个电池的重量。即便如此,在能量相同的情况下,LFP 电池的重量仍高于 NMC 电池,但在电池包层面上,能量密度的差距并不明显。
放电深度(DoD)表示电池放电后不会对其造成伤害的程度。NMC电池的放电深度范围为 80-90%,而典型的 LFP 电池的放电深度(DoD)可达到惊人的 100%,这意味着您可以利用电池中存储的全部电量,而不必担心对电池造成损害。LFP 电池的使用寿命是 NMC 电池的 2-4倍。通常,NMC电池可使用4年,而 LFP电池可使用10年以上。

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LFP电池便宜、安全、皮实耐造,搭载LFP电池的电动汽车价格更便宜,有利于在这个“内卷”的时代提高价格竞争力,这可能是比亚迪崛起的原因之一。

市场份额:NMC vs. LFP

2022年, NMC电池仍占主导地位,市场份额为60%,其次是LFP电池,份额略低于30%,以及NCA电池,份额约为8%LFP正极在过去十年中达到了最高份额。这一趋势主要受到我国原始设备制造商偏好的推动。约95%LFP电池用于中国生产的电动轻型汽车,仅比亚迪一家就占了需求量的50%。特斯拉占15%,其使用的LFP电池份额从2021年的20%增加到2022年的30%。在特斯拉生产的装有LFP电池的汽车中,约85%是在中国生产的,其余则是在美国生产的,电池从中国进口。2022年,美国总共只生产了约3%装有LFP电池的电动汽车。LFP电池与其他化学物质的不同之处在于,它使用的是铁和磷,而不是NCANMC电池中的镍、锰和钴。LFP电池的缺点是能量密度往往低于NMC电池。LFP电池还含有用于食品生产的磷。如果现在所有的电池都是LFP电池,按质量计算,它们将占目前农业用磷量的近1%,这表明随着电池需求的增加,未来可能会出现对磷的矛盾需求。

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LFP电池的未来

除乘用车外,LFP 还经常用于电池频繁充放电的系统,如电网级和住宅储能系统,在这些系统中,额外的重量并不重要。LFP电池也适用于公共汽车、商用车、叉车、高尔夫球车、船只和休闲车辆,因为它们每天都会被耗尽和充电。随着市场力量、政策决定和工程技术的不断改进,LFP 电池对电动汽车制造商和买家更具吸引力。考虑到这些因素,LFP 电池可能就是我们期待已久的传说中的 "百万英里电池"

小结

目前动力电池朝着超级快充和高能量密度方向发展。小编最近刚好有一次乘坐电动汽车高速行驶的经历,个人感觉超级快充是锦上添花,有当然更好,没有的话,2C的充电能力(半小时充满)也满足需求。当下,更重要的是加大充电站的部署,当充电站和加油站一样多的时候,即使电动车只有500公里的续航,续航焦虑也可以大大减小。此外,在发展高能量密度电池的同时,电池的安全性不容忽视。在性能和安全之间,小编优先考虑安全性。有人会说,小孩子才做选择,成年人全都要。相信在未来,会有兼具高安全与高性能的电池被开发出来。

参考资料

1.https://www.ev-bee.com/article/9-nmc-and-lfp-lithium-ion-batteries

2.https://www.engineering.com/story/why-ev-manufacturers-are-switching-from-nmc-to-lfp-batteries

3.https://www.linkedin.com/pulse/why-choose-lfp-batteries-exploring-advantages-over-ncp-pomcube/

4.https://www.linkedin.com/pulse/lfp-battery-taking-over-nmc-dattatraya-kenche/


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