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電池之戰:成本與性能!

2021.8.10 新聞中心 8/10每日一新

NL-506_安仁國際新聞中心

2021年第506期

2020年是極不平凡的一年,在混亂之中,儘管全球GDP下降,但電動汽車(EV)和電池領域仍有大量活動。
有報導稱,特斯拉(Tesla)將在於中國製造的Model 3中使用磷酸鐵鋰(LFP)技術(來自中國電池生產商CATL)。儘管特斯拉尚未確認,但從純粹的成本角度來看,在鎳錳鈷(NMC)上使用LFP是有意義的。

在中國,CATL的LFP陰極活性材料(CAM)的價格(每千瓦時)比NMC811價格便宜43%。考慮到陰極是迄今為止電池中最昂貴的元件,這種活性材料成本的差異或對電動汽車的電池最終成本產生重要影響。

LFP和NMC的成本與能量密度
儘管成本存在上升空間,但LFP的顯著缺點是能量密度,其僅為MNC811的65%~70%(取決於包裝)。這意味著,若需實現相同的行駛里程,EV電池的物理尺寸將增大三分之一,這對於空間有限的車輛來說是一個問題。使用LFP供電的Model 3,使用與當前版本相同的電池空間,應具有NCA範圍的66%左右。當然,如果特斯拉使用LFP,其動機是降低成本,因此電動汽車對更多人來說可以負擔得起。此外,中國新電動車的補貼僅適用於價格在30萬元以下的汽車。為了符合條件,Model 3的價格必須下降2019年價格的20%~25%。在中國,政府補貼還要求電池組(而非電池)級別的最低能量密度為140Wh/kg。在傳統的電池組設計中,使用LFP不能達到140Wh/kg的水準,因此必須重新設計以優化空間和重量。

電池到包裝技術CATL和競爭對手比亞迪都宣佈了新的LFP包裝設計,其效率大大提高,均已超過140Wh/kg。新設計被稱為電池到包裝(CTP)技術。

儘管存在設計差異,但這兩家公司本質上都使用非常大的棱柱形電池,這可以實現更有效的電池包裝和冷卻系統、更少的連接和更簡單的電池管理系統。與目前在中國以外的所有Tesla汽車中使用的Panasonic NCA圓柱形電池相比,新的CTP設計將連接和電路的數量減少了200倍,從而使電池便宜得多。LFP和CTP的使用應轉化為一種可以勾選中國市場所有條條框框的工具。

國外也在尋求使用大型棱柱形電池的包裝設計。通用汽車和LG Chem的關係導致Ultium電池生產,該電池計畫於今年秋天投放市場,到2022年所有使用該平臺的通用電氣電動汽車都將使用。相反,他們將使用含89%鎳的新型LG Chem NMCA化學物質,所得電池組的能量密度應大於200Wh/kg。

當然,這比LFP貴,使用NMCA和Ultium技術,通用汽車希望使用鋰離子電池實現最大的續航里程,並且考慮到包裝的高能量密度(性能),具有成本效益。大眾汽車也開始使用他們所謂的模組化電驅動矩陣(MEB),類似於CTP和Ultium,實現大型棱柱形電池的高利用率和低成本架構。LFP在電動汽車中的使用率主要由於其低成本而增加,但問題是在什麼程度上?首選技術顯然,LFP技術將在中國乃至其他以成本為驅動因素的亞洲國家普及。

另外,預計在成本最為重要且將使用LFP的這些地區,小型兩輪和三輪車的數量將強勁增長。此外,LFP正在通過大眾運輸卡車進入巴西。同時,對大型高性能汽車的需求將保持強勁增長。

CAT、SK Innovations、LG Chem等將為亞洲、歐洲和北美的電動汽車提供高鎳電池。NMCA、NMC811和其他高鎳化學品將是性能的選擇,並且隨著鈷含量的降低,它們還將成為含鎳鋰離子成本最低的產品。

外 表
對未來的期望是兩種主要技術——低成本LFP和高性能(高鎳)NMC。BNEF、Roskill和其他分析師對此兩種技術的市場份額沒有完全達成共識。到2030年,LFP電池在電動汽車中的預測百分比範圍為15%到40%。目前,尚不清楚成本與性能的關係將在哪裡結束,以及如何將其轉化為EV電池技術。但是,在可預見的將來,在中國生產的新型電動汽車中,只有四分之一是LFP,而NMC/NCA的這一比例為76%。