在眾多商用電池技術中，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方面表現出色。當然，「鋰電池」一詞實際上涵蓋了各種化學和結構安排。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

在電動車(EV)中，主要的陰極化學物質是鋰鎳錳鈷(LiNixMnyCozO₂，​​命名為NMC)和磷酸鐵鋰(LiFePO₄或LFP)。哪種電動車電池更好？一般而言，NMC電池比LFP電池具有更高的能量容量，因此對於以續航里程為關鍵參數的電動車來說似乎更受歡迎，但它們也更昂貴。

成本比較

成本高出多少？這一個很難回答的問題。因為成本在很大程度上取決於構成電池的基礎商品的價格波動。(請注意，本文中的「商品」並不意味著「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，但被用於作為建構塊或關鍵成分。)鐵基電池的成本低於北美和歐洲廣泛使用的鎳鈷組合。

除能量密度資料外，電池的另一個關鍵品質因數是每儲存千瓦時的成本($/kWh)。儘管數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%。

作為製造價格更實惠的電動車努力的一部分，汽車製造商正在轉向成本更低的電池類型，但它的續航里程也更短，這在某些地區是一個主要問題，而在其他地區則是一個小得多的問題。幾家汽車公司計畫在美國部署越來越多的LFP電池，它們在全球最大的電動車市場中國很普遍。

電動車電池市場預測

根據AlixPartners 2022年全球汽車展望(參考資料1)，LFP電池已佔全球電動車市場的17%，代表了大眾市場的潛在路徑。特斯拉(Tesla)於2021年10月宣佈，它將為其標準續航里程車型(Model 3和Model Y)改用LFP電池，同時為續航里程更長的車型保留NMC電池。Rivian Automotive是一家新興的小型電動卡車製造商，受到華爾街和其他方面的廣泛關注，將在其車輛中使用LFP電池。

對各種電池類型的預測是模糊的，是所有此類預測的典型。傳統的想法是，「更好」的NMC電池將主導電動車市場，但這種看法可能有些不正確。ARK Investment Management LLC的一份報告說明，持續的成本下降、鎳供應限制和電動車效率的提高應該會推動LFP電池的市佔從2021年的大約33%，增加到2026年的約47%，可參考下圖和參考資料2。

在眾多可用的預測中，ARK Investment Management LLC預計低成本LFP電池的市佔將從2021年的約33%成長到2026年約47%。

當然，正如同那些陳詞濫調，所有這些預測都必須持保留態度。例如，負責全球電動車電池研究的UBS Group AG股票分析師預計，到2030年，配備LFP電池的電動車將佔全球市場的40%，高於此前預測的15% (參考文獻3)。(順帶一題，這是一個很好的例子，預報員會說，「哦，好吧，別管我們當時說了什麼！」)

如果能量密度和成本是唯一的問題，那麼決定在電動車甚至非車輛情況下使用哪種電池化學成分將很棘手，但只有幾個變數。然而，現實情況卻大不相同，因為有許多地緣政治、供應鏈和其他技術因素使評估複雜化：

• LFP電池的供應鏈高度集中在中國，這使得汽車製造商在該產業試圖擺脫對中國電動車技術的依賴之際，卻更加依賴中國的電池供應；
• 汽車製造商正試圖限制鈷的使用，以應對剛果鈷礦開採中的環境和人權侵犯行為；
• 俄羅斯是用於電池的優質鎳大型供應商；
• LFP非常適合車輛經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的製造成本較低且更易於生產；
• LFP可以充電至100%，而不會降低電池壽命；相反，NMC應限制在80%以最大限度延長壽命。這意味著使用LFP電池的電動車實際有效範圍接近於使用NMC電池的電動車，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，對於重量不那麼重要的工具或固定機械等應用，LFP可以在充滿電後提供更長的運作時間；
• LFP可以在很寬的溫度範圍內有效運作，尤其是在低溫。另一方面，它們在較低溫度下充電速度較慢；
• LFP的充電週期幾乎是NMC的五倍，並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：這裡有很多交錯因素，整個NMC與LFP的情況是流動和動態的，依賴於許多非工程因素，以及純技術因素。此外，電池定價是由短期商品定價與供應商和客戶之間的長期合同相衝突所驅動。

總結和結論

如何評估和量化電池技術和市場情況在很大程度上取決於你來自哪裡。預測和數字無所不在，部分原因是不同的市場分析出於各種原因使用各種標準和指標。

我想知道的是：考慮到電池組對電動車性能的不確定性和重要性，也許在不久的將來製造商會列出一個完全沒有任何電池的電動車本身的建議零售價，然後讓客戶在兩個或三個之間進行選擇給定車輛的電池化學成分——電池組價格每週或每月更新一次。有一些歷史先例：在過去，可以獲得一些帶有低階碳鋅一次(不可充電)電池組的消費品，或者支付適度的溢價購買更好的鹼性電池組。

說到電池，只有一件事我們都可以肯定(顯然除了一些政客，他們相信可以透過立法來推動電池進步)：電池技術不受摩爾定律之類的任何事物的指導，摩爾定律定義了50年的半導體技術+年。

你對LFP與基於NMC的電動車甚至非電動車應用的電池的中長期可行性有何看法？市場會變得高度分散，還是一種類型會佔據主導地位？

參考資料：

1.AlixPartners, “2022 Global Automotive Outlook”

2.ARK Investment Management LLC,  “Lithium Iron Phosphate Could Take 47% Of The Battery Market By 2026”

3.The Wall Street Journal. “Auto Makers Shift to Lower-Cost Batteries for Electric Vehicles”

(參考原文：Lithium Batteries for EVs: NMC or LFP?，by Bill Schweber，EE Times China Amy Wu編譯)

本文原刊登於EE Times China網站

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