Среди многих аккумуляторных технологий литиевые блоки выделяются двумя основными параметрами хранения ресурсов, а именно – плотностью энергии в пересчете на объем и вес. Конечно, термин «литиевая батарея» в действительности включает различные химические и структурные системы. Как и все аккумуляторы, литий-ионные элементы имеют два электрода: анод и катод. Тип используемых электродов и различает ячейки.

Не существует такой вещи, как обычные «литий-ионные» аккумуляторы. Li-Ion — это название группы электрических аккумуляторов, в которую входят, например, элементы NMC, LMO, LFP, LTO или NCA, где аббревиатура происходит от используемого материала катода (положительного электрода).

Аккумуляторы лучше NMC или LFP

В электромобилях (EV) преобладающими катодными химическими веществами являются сплавы лития, никеля, марганца и кобальта (LiNixMnyCozO2, обозначаемые как NMC) или фосфат лития-железа (LiFePO4 или LFP). Какой аккумулятор лучше для электромобилей? В целом блоки NMC обладают большей энергоемкостью, чем LFP, и поэтому могут показаться предпочтительными там, где запас хода является критическим параметром. Однако они и более затратны.

Насколько конкретно они дороже? Однозначно ответить на этот вопрос сложно. Стоимость сильно зависит от колебаний цен на основные материалы, из которых состоит батарея. Аккумуляторные элементы на основе соединения железа дешевле, чем никель-кобальтовый сплав, обычно используемый в устройствах США и ЕС.

Помимо высокой плотности энергии, еще одним важным параметром для батарей является стоимость сохраненного киловатт-часа ($/кВтч). В то время как цифры колеблются в зависимости от изменения цен на сырьевые товары, ячейки LFP, по приблизительным оценкам, находятся в диапазоне около 70$ за кВтч. Это на 30% меньше, чем у блоков NMC с ценой хранения около 100 долларов за кВтч.

Стремясь создать более доступный электромобиль, производители обращаются к этому менее дорогому типу аккумуляторов. Правда он не обеспечивает такого большого запаса хода, что является серьезной проблемой в некоторых регионах. Несколько автомобильных компаний планируют расширять производство аккумуляторов LFP в США; также они широко используются в Китае, крупнейшем в мире рынке электромобилей.

Рынок аккумуляторов для электромобилей

Согласно отчету AlixPartners 2022 Global Automotive Outlook, LFP-аккумуляторы уже составляют 17% мирового рынка электромобилей. В октябре 2021 года Tesla объявила, что переходит на блоки LFP на своих моделях стандартной дальности (модель 3 и Y), сохраняя при этом ячейки NMC на машинах большей дальности. Также один из производителей электрических грузовиков в США, будет использовать батареи LFP в своих авто.

С самого начала Тесла использовал NCA, который не очень безопасен (точнее, устойчив к внешним факторам). Теперь некоторые из их последних моделей используют LFP (он же LiFePo4).

В отчете указывается, что продолжающееся снижение затрат, ограничения поставок никеля и повышение эффективности электромобилей, должны увеличить долю рынка элементов LFP примерно до примерно 47% к 2026 году.

В действительности существует множество геополитических, логистических и других технических соображений, которые усложняют оценку ситуации:

• Цепочка поставок ячеек LFP сильно сконцентрирована в Китае. Это делает автопроизводителей зависимыми от поставок китайских аккумуляторов в то время, когда отрасль пытается отучить себя от страны для технологий, включая электромобили;
• Автопроизводители пытаются ограничить использование кобальта в ответ на нарушения прав человека и экологические угрозы от добычи кобальта в Конго, где производится большая часть этого металла;
• Россия является крупным поставщиком высококачественного никеля, используемого в аккумуляторных батареях;
• LFP идеально подходит для ситуаций, когда транспортное средство часто заряжается и есть место для физически большего пакета; поэтому хорошо справляется со своей задачей в фургонах;
• LFP имеют более низкую себестоимость и проще в изготовлении;
• LFP можно заряжать до 100 % без ущерба для срока службы батареи. Принимая во внимание, что ячейки NMC должны быть ограничены 80% полной зарядки, чтобы максимально увеличить время их использования. Это означает, что фактический эффективный диапазон EV с использованием ячейки LFP близок к диапазону NMC. Однако больший вес ячеек LFP во многом сводит на нет это преимущество;
• LFP могут эффективно работать в широком диапазоне температур, особенно при низких. С другой стороны, они заряжаются медленнее при холоде;
• LFP обеспечивают почти в 5 раз больше циклов зарядки, чем элементы NMC. Они также меньше деградируют при более высоких температурах и при более быстрой зарядке/разрядке, что делает их более подходящими для частого вождения.

В общем ситуация NMC и LFP изменчива и динамична, при этом взаимодействуют многие экономические, а также чисто технические факторы. Кроме того, расходы на аккумуляторы обусловлены краткосрочными ценами на сырьевые товары, противоречащими долгосрочным контрактам между поставщиком и потребителем.

Подавляющее большинство производителей электромобилей в настоящее время используют ячейки NMC, которые на данный момент являются наиболее популярными на рынке. Они не так безопасны, как LFP, но их стабильность находится на очень высоком уровне.