Spośród wielu komercyjnych technologii akumulatorów, jednostki litowe wyróżniają się dwoma podstawowymi parametrami w zakresie magazynowania zasobów, a mianowicie gęstością energii pod względem objętości i wagi. Oczywiście termin: ?bateria litowa? naprawdę obejmuje różne układy chemiczne i konstrukcyjne. Jak wszystkie akumulatory, ogniwa litowo-jonowe mają dwie elektrody: anodę i katodę. Rodzaj wykorzystanych elektrod różnicuje ogniwa.
NMC vs. LFP
W pojazdach o napędzie elektrycznym (EV) dominującymi związkami chemicznymi katody są stopy litowo-niklowo-manganowo-kobaltowe (LiNixMnyCozO2, oznaczony jako NMC) lub fosforan litowo-żelazowy (LiFePO4 lub LFP). Który akumulator jest lepszy do pojazdów elektrycznych? Ogólnie rzecz biorąc, jednostki NMC oferują większą pojemność energetyczną niż LFP i dlatego mogą wydawać się preferowane w maszynach typu EV, w których zasięg jest parametrem krytycznym. Jednak są również bardziej kosztowne.
Porównanie wydatków
O ile są droższe? Trudno odpowiedzieć jednoznacznie na to pytanie. Jako że koszt jest w dużym stopniu zależny od wahań cen podstawowych materiałów, z których składa się bateria. (Należy zauważyć, że: ?towar? w tym kontekście nie oznacza elementu: ?powszechnie, łatwo dostępnego, o niewielkim zróżnicowaniu cen?, takiego jak żarówki czy nawet komputer osobisty. Zamiast tego odnosi się do materiału podstawowego, który rzadko jest używany w swojej surowej postaci. Jednak jest krytyczny jako budulec lub kluczowy składnik elektrod). Ogniwa akumulatorowe na bazie związków żelaza pociągają za sobą mniejsze wydatki niż stop niklu i kobaltu, powszechnie stosowane w jednostkach w Ameryce Północnej i Europie.
Oprócz wysokiej wartości gęstości energii, kolejnym krytycznym parametrem dla akumulatorów jest koszt zmagazynowanej kilowatogodziny ($/kWh). Chociaż liczby oscylują wraz ze zmianami cen towarów, z grubsza szacuje się, że ogniwa LFP mieszczą się w przedziale około 70 dolarów/kWh. Czyli o 30% mniej niż jednostki NMC przy cenie magazynowania około 100 dolarów/kWh.
W ramach wysiłków zmierzających do zbudowania bardziej przystępnego pod względem wydatków samochodu elektrycznego, producenci zwracają się ku temu tańszemu typowi akumulatorów. Jednak nie zapewnia on tak rozległego zasięgu jazdy, co jest poważnym problemem w niektórych regionach, a znacznie mniejszym w innych. Kilka firm samochodowych planuje coraz częściej wdrażać akumulatory LFP w USA; są one powszechnie stosowane w Chinach, największym na świecie obszarze zbytu maszyn EV.
Prognozy rynkowe dla akumulatorów dla elektromobilności
Według raportu AlixPartners 2022 Global Automotive Outlook, akumulatory LFP stanowią już 17% światowego rynku pojazdów elektrycznych i potencjalną ścieżkę dla masowego obiegu. Tesla ogłosiła w październiku 2021 roku, że przechodzi na jednostki LFP w swoich modelach o standardowym zasięgu (wariant 3 i Y), zachowując jednocześnie ogniwa NMC w maszynach o większym zasięgu. Rivian Automotive, Inc., wschodzący producent mniejszych elektrycznych ciężarówek, który przyciąga wiele uwagi na Wall Street i innych podmiotów, będzie używał akumulatorów LFP w swoich pojazdach.
Prognoza dla różnych typów baterii jest mglista, co jest charakterystyczne dla wszystkich tego rodzaju przewidywań. Konwencjonalne myślenie było takie, że: ?lepsze? akumulatory NMC zdominują rynek maszyn EV, ale to założenie może być nieco błędne. Raport ARK Investment Management LLC wskazuje, że ciągłe spadki kosztów, ograniczenia w podaży niklu i poprawa sprawności pojazdów elektrycznych powinny zwiększyć udział w rynku ogniw LFP z około 33% w 2021 roku do około 47% do 2026 roku. Istnieje niezliczona ilość takowych przewidywań i bez wątpienia można znaleźć takie dostarczające odpowiedzi, której się szuka, jeśli ma się jakieś konkretne plany czy własne zapatrywania...

Wśród wielu dostępnych prognoz, raport ARK Investment Management LLC zakłada, że udział w rynku tańszych akumulatorów LFP wzrośnie z około 33% w 2021 roku do około 47% do 2026 roku.
Oczywiście wszystkie te predykcje należy traktować z dużym przymrużeniem oka. Na przykład jeden z analityków giełdowych, który prowadzi globalne badania akumulatorów dla pojazdów elektrycznych w UBS Group AG, oczekuje obecnie, że maszyny EV wyposażone w jednostki LFP będą stanowić 40% światowego rynku do 2030 roku, w porównaniu z poprzednią prognozą wskazującą na 15%. Jak widać, analitycy są dosyć elastyczni w swoich przewidywaniach i zmieniają je w rytm nowych danych. Co jednak pokazuje, jak niedokładne mogą być ich prognozy.
Gdyby jedynymi czynnikami były gęstość energii i koszt, decyzja o tym, jakiego rodzaju elektrod do akumulatora użyć w pojazdach elektrycznych, a nawet w sytuacjach niezwiązanych z nimi, byłaby trudna, ale obejmowałaby tylko kilka zmiennych. Rzeczywistość jest jednak odmienna, ponieważ istnieje wiele względów geopolitycznych, związanych z łańcuchem dostaw i innymi ujęciami technicznymi, które komplikują ocenę:
* Łańcuch dostaw ogniw LFP jest silnie skoncentrowany w Państwie Środka. Sprawia to, że producenci samochodów są zależni od chińskich dostaw akumulatorów w czasie, gdy przemysł próbuje odzwyczaić się od tego kraju w zakresie technologii, w tym także pojazdów elektrycznych;
* Producenci samochodów próbują ograniczyć użycie kobaltu w odpowiedzi na łamanie praw człowieka i zagrożenie dla środowiska podczas wydobycia tego surowca w Kongo, gdzie produkowana jest większość tego metalu;
* Rosja jest dużym dostawcą wysokiej jakości niklu stosowanego w bateriach;
* LFP doskonale sprawdza się w sytuacjach, gdy pojazd jest często ładowany i jest miejsce na fizycznie większy pakiet; w związku z czym dobrze realizuje swoje zadanie w samochodach dostawczych;
* LFP mają niższe koszty produkcji i są łatwiejsze w wytwarzaniu;
* LFP można ładować do 100% bez pogarszania żywotności baterii. Podczas gdy ogniwa NMC powinny być ograniczone do 80% pełnego naładowania, aby zmaksymalizować czas ich wykorzystania. Oznacza to, że rzeczywisty efektywny zasięg EV spożytkowującego ogniwa LFP jest zbliżony do zasięgu NMC. Wszelako większa waga ogniw LFP w dużym stopniu neguje tę przewagę. Jednak w przypadku zastosowań, takich jak narzędzia lub maszyny stacjonarne, w których ciężar nie jest tak krytyczny, LFP mogą zapewnić dłuższy czas pracy po pełnym naładowaniu;
* LFP mogą skutecznie działać w szerokim zakresie temperatur, zwłaszcza w niskich. Z drugiej strony wolniej ładują się przy niewysokiej termice;
* LFP zapewniają nawet prawie pięć razy więcej cykli ładowania niż ogniwa NMC. Ulegają też mniejszej degradacji w wyższych temperaturach oraz przy szybszym ładowaniu/rozładowaniu, dzięki czemu lepiej nadają się do wydajnej jazdy i szybkiego zasilania.
Nie ma co do tego wątpliwości: jest tu sporo tematów krzyżowych. Cała sytuacja NMC kontra LFP jest także płynna i dynamiczna, z zależnościami w zakresie wielu czynników nieinżynieryjnych, jak również czysto technicznych. Co więcej, wydatki na poczet akumulatorów są napędzane przez krótkoterminowe ceny towarów zderzające się z długoterminowymi umowami między dostawcami a klientami.
Podsumowanie i wnioski
To, jak oceniane i określane ilościowo będą technologie akumulatorów i sytuacja na rynku, zależy w dużej mierze od tego, skąd realizowana jest próba klasyfikacji. Prognozy i liczby są wszędzie na świecie, ale pokazują odmienne informacje, częściowo ze względu na fakt, że różne analizy rynku wykorzystują rozmaite kryteria i wskaźniki.
Obecnie można tylko rozważać, iż biorąc pod uwagę niepewność i znaczenie akumulatora dla parametrów maszyny EV, być może w niedalekiej przyszłości producenci będą podawać sugerowane ceny detaliczne samego pojazdu elektrycznego bez ww. jednostki. A następnie zaoferują klientom wybór między dwoma lub trzema rodzajami składu chemicznego elektrod akumulatorów dla danego samochodu ? z aktualizacją kosztu pakietu co tydzień lub co miesiąc.
Jeśli chodzi o same ogniwa, jest tylko jedna rzecz, którą wszyscy wiedzą na pewno (z wyjątkiem najwyraźniej niektórych polityków, którzy wierzą, że mogą stanowić prawo dotyczące rozwoju baterii): technologią baterii nie kieruje się nic takiego jak prawo Moore'a, które definiuje technikę półprzewodnikową od ponad 50 lat.
Jakie jest Wasze zdanie na temat średnio- lub długoterminowej rentowności akumulatorów LFP w porównaniu z jednostkami opartymi na NMC w pojazdach elektrycznych, a nawet w innych zastosowaniach? Czy rynki staną się bardzo rozdrobnione, czy też dominować będzie jeden typ?
Źródło: https://www.eetimes.com/lithium-batteries-for-evs-go-nmc-or-lfp/
NMC vs. LFP
W pojazdach o napędzie elektrycznym (EV) dominującymi związkami chemicznymi katody są stopy litowo-niklowo-manganowo-kobaltowe (LiNixMnyCozO2, oznaczony jako NMC) lub fosforan litowo-żelazowy (LiFePO4 lub LFP). Który akumulator jest lepszy do pojazdów elektrycznych? Ogólnie rzecz biorąc, jednostki NMC oferują większą pojemność energetyczną niż LFP i dlatego mogą wydawać się preferowane w maszynach typu EV, w których zasięg jest parametrem krytycznym. Jednak są również bardziej kosztowne.
Porównanie wydatków
O ile są droższe? Trudno odpowiedzieć jednoznacznie na to pytanie. Jako że koszt jest w dużym stopniu zależny od wahań cen podstawowych materiałów, z których składa się bateria. (Należy zauważyć, że: ?towar? w tym kontekście nie oznacza elementu: ?powszechnie, łatwo dostępnego, o niewielkim zróżnicowaniu cen?, takiego jak żarówki czy nawet komputer osobisty. Zamiast tego odnosi się do materiału podstawowego, który rzadko jest używany w swojej surowej postaci. Jednak jest krytyczny jako budulec lub kluczowy składnik elektrod). Ogniwa akumulatorowe na bazie związków żelaza pociągają za sobą mniejsze wydatki niż stop niklu i kobaltu, powszechnie stosowane w jednostkach w Ameryce Północnej i Europie.
Oprócz wysokiej wartości gęstości energii, kolejnym krytycznym parametrem dla akumulatorów jest koszt zmagazynowanej kilowatogodziny ($/kWh). Chociaż liczby oscylują wraz ze zmianami cen towarów, z grubsza szacuje się, że ogniwa LFP mieszczą się w przedziale około 70 dolarów/kWh. Czyli o 30% mniej niż jednostki NMC przy cenie magazynowania około 100 dolarów/kWh.
W ramach wysiłków zmierzających do zbudowania bardziej przystępnego pod względem wydatków samochodu elektrycznego, producenci zwracają się ku temu tańszemu typowi akumulatorów. Jednak nie zapewnia on tak rozległego zasięgu jazdy, co jest poważnym problemem w niektórych regionach, a znacznie mniejszym w innych. Kilka firm samochodowych planuje coraz częściej wdrażać akumulatory LFP w USA; są one powszechnie stosowane w Chinach, największym na świecie obszarze zbytu maszyn EV.
Prognozy rynkowe dla akumulatorów dla elektromobilności
Według raportu AlixPartners 2022 Global Automotive Outlook, akumulatory LFP stanowią już 17% światowego rynku pojazdów elektrycznych i potencjalną ścieżkę dla masowego obiegu. Tesla ogłosiła w październiku 2021 roku, że przechodzi na jednostki LFP w swoich modelach o standardowym zasięgu (wariant 3 i Y), zachowując jednocześnie ogniwa NMC w maszynach o większym zasięgu. Rivian Automotive, Inc., wschodzący producent mniejszych elektrycznych ciężarówek, który przyciąga wiele uwagi na Wall Street i innych podmiotów, będzie używał akumulatorów LFP w swoich pojazdach.
Prognoza dla różnych typów baterii jest mglista, co jest charakterystyczne dla wszystkich tego rodzaju przewidywań. Konwencjonalne myślenie było takie, że: ?lepsze? akumulatory NMC zdominują rynek maszyn EV, ale to założenie może być nieco błędne. Raport ARK Investment Management LLC wskazuje, że ciągłe spadki kosztów, ograniczenia w podaży niklu i poprawa sprawności pojazdów elektrycznych powinny zwiększyć udział w rynku ogniw LFP z około 33% w 2021 roku do około 47% do 2026 roku. Istnieje niezliczona ilość takowych przewidywań i bez wątpienia można znaleźć takie dostarczające odpowiedzi, której się szuka, jeśli ma się jakieś konkretne plany czy własne zapatrywania...
Wśród wielu dostępnych prognoz, raport ARK Investment Management LLC zakłada, że udział w rynku tańszych akumulatorów LFP wzrośnie z około 33% w 2021 roku do około 47% do 2026 roku.
Oczywiście wszystkie te predykcje należy traktować z dużym przymrużeniem oka. Na przykład jeden z analityków giełdowych, który prowadzi globalne badania akumulatorów dla pojazdów elektrycznych w UBS Group AG, oczekuje obecnie, że maszyny EV wyposażone w jednostki LFP będą stanowić 40% światowego rynku do 2030 roku, w porównaniu z poprzednią prognozą wskazującą na 15%. Jak widać, analitycy są dosyć elastyczni w swoich przewidywaniach i zmieniają je w rytm nowych danych. Co jednak pokazuje, jak niedokładne mogą być ich prognozy.
Gdyby jedynymi czynnikami były gęstość energii i koszt, decyzja o tym, jakiego rodzaju elektrod do akumulatora użyć w pojazdach elektrycznych, a nawet w sytuacjach niezwiązanych z nimi, byłaby trudna, ale obejmowałaby tylko kilka zmiennych. Rzeczywistość jest jednak odmienna, ponieważ istnieje wiele względów geopolitycznych, związanych z łańcuchem dostaw i innymi ujęciami technicznymi, które komplikują ocenę:
* Łańcuch dostaw ogniw LFP jest silnie skoncentrowany w Państwie Środka. Sprawia to, że producenci samochodów są zależni od chińskich dostaw akumulatorów w czasie, gdy przemysł próbuje odzwyczaić się od tego kraju w zakresie technologii, w tym także pojazdów elektrycznych;
* Producenci samochodów próbują ograniczyć użycie kobaltu w odpowiedzi na łamanie praw człowieka i zagrożenie dla środowiska podczas wydobycia tego surowca w Kongo, gdzie produkowana jest większość tego metalu;
* Rosja jest dużym dostawcą wysokiej jakości niklu stosowanego w bateriach;
* LFP doskonale sprawdza się w sytuacjach, gdy pojazd jest często ładowany i jest miejsce na fizycznie większy pakiet; w związku z czym dobrze realizuje swoje zadanie w samochodach dostawczych;
* LFP mają niższe koszty produkcji i są łatwiejsze w wytwarzaniu;
* LFP można ładować do 100% bez pogarszania żywotności baterii. Podczas gdy ogniwa NMC powinny być ograniczone do 80% pełnego naładowania, aby zmaksymalizować czas ich wykorzystania. Oznacza to, że rzeczywisty efektywny zasięg EV spożytkowującego ogniwa LFP jest zbliżony do zasięgu NMC. Wszelako większa waga ogniw LFP w dużym stopniu neguje tę przewagę. Jednak w przypadku zastosowań, takich jak narzędzia lub maszyny stacjonarne, w których ciężar nie jest tak krytyczny, LFP mogą zapewnić dłuższy czas pracy po pełnym naładowaniu;
* LFP mogą skutecznie działać w szerokim zakresie temperatur, zwłaszcza w niskich. Z drugiej strony wolniej ładują się przy niewysokiej termice;
* LFP zapewniają nawet prawie pięć razy więcej cykli ładowania niż ogniwa NMC. Ulegają też mniejszej degradacji w wyższych temperaturach oraz przy szybszym ładowaniu/rozładowaniu, dzięki czemu lepiej nadają się do wydajnej jazdy i szybkiego zasilania.
Nie ma co do tego wątpliwości: jest tu sporo tematów krzyżowych. Cała sytuacja NMC kontra LFP jest także płynna i dynamiczna, z zależnościami w zakresie wielu czynników nieinżynieryjnych, jak również czysto technicznych. Co więcej, wydatki na poczet akumulatorów są napędzane przez krótkoterminowe ceny towarów zderzające się z długoterminowymi umowami między dostawcami a klientami.
Podsumowanie i wnioski
To, jak oceniane i określane ilościowo będą technologie akumulatorów i sytuacja na rynku, zależy w dużej mierze od tego, skąd realizowana jest próba klasyfikacji. Prognozy i liczby są wszędzie na świecie, ale pokazują odmienne informacje, częściowo ze względu na fakt, że różne analizy rynku wykorzystują rozmaite kryteria i wskaźniki.
Obecnie można tylko rozważać, iż biorąc pod uwagę niepewność i znaczenie akumulatora dla parametrów maszyny EV, być może w niedalekiej przyszłości producenci będą podawać sugerowane ceny detaliczne samego pojazdu elektrycznego bez ww. jednostki. A następnie zaoferują klientom wybór między dwoma lub trzema rodzajami składu chemicznego elektrod akumulatorów dla danego samochodu ? z aktualizacją kosztu pakietu co tydzień lub co miesiąc.
Jeśli chodzi o same ogniwa, jest tylko jedna rzecz, którą wszyscy wiedzą na pewno (z wyjątkiem najwyraźniej niektórych polityków, którzy wierzą, że mogą stanowić prawo dotyczące rozwoju baterii): technologią baterii nie kieruje się nic takiego jak prawo Moore'a, które definiuje technikę półprzewodnikową od ponad 50 lat.
Jakie jest Wasze zdanie na temat średnio- lub długoterminowej rentowności akumulatorów LFP w porównaniu z jednostkami opartymi na NMC w pojazdach elektrycznych, a nawet w innych zastosowaniach? Czy rynki staną się bardzo rozdrobnione, czy też dominować będzie jeden typ?
Źródło: https://www.eetimes.com/lithium-batteries-for-evs-go-nmc-or-lfp/
Fajne? Ranking DIY
