Tańsze akumulatory zmienią wszystko! Czy to oznacza rewolucję na rynku aut elektrycznych?
W segmencie samochodów elektrycznych zachodzi znacząca zmiana i nie chodzi tutaj o przejście na pojazdy elektryczne. Chodzi o subtelną zmianę w składzie baterii pojazdów elektrycznych, która niesie ze sobą pewne istotne implikacje.
Akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe znany również jako LEP lub LFP są coraz bardziej powszechne w pojazdach elektrycznych na całym świecie. Producenci tacy jak Ford, Mercedes-Benz, Rivian, Tesla i inni oferują je jako alternatywę lub bezpośredni zamiennik baterii NCM (nikiel–kobalt–mangan) i NCA (nikiel-kobalt-aluminium), które dominowały przez lata. Podczas gdy ogniwa LFP stanowiły zaledwie 6 procent rynku w 2020 roku, teraz ich udział wzrósł do 30 procent. Co tak naprawdę oznaczają wszystkie te niejasne elementy i jakie mają znaczenie dla pojazdów, które pojawią się na drogach w ciągu najbliższych kilku lat?
Najpierw krótki wstęp na temat działania baterii litowo-jonowych. Baterie składają się z trzech głównych komponentów: anody, katody i elektrolitu. Gdy w obwodzie elektrycznym powstaje pobór prądu — na przykład gdy naciśniesz przycisk „włącz” w swoim pojeździe elektrycznym — w akumulatorze zachodzi reakcja chemiczna. Jony ujemne przemieszczają się między anodą a katodą przez elektrolit, aby wytworzyć prąd. To katoda decyduje o zachowaniu akumulatora, w tym o jego odporności na temperaturę, gęstości energii i ogólnej żywotności.
Kiedy mówimy o chemii litowo-jonowej, tak naprawdę mówimy o materiałach, z których składa się katoda. Akumulatory LFP mają kilka kluczowych zalet dla każdego, kto martwi się o wpływ na środowisko i etykę posiadania pojazdu elektrycznego, główną zaletą jest to, że akumulatory LFP nie zawierają materiałów takich jak nikiel, mangan czy kobalt.
Minerały te są problematyczne na wiele sposobów. Ich wydobywanie wiąże się z dużym obciążeniem dla środowiska i wyzyskiem pracowników.
Akumulatory LFP są również znacznie tańsze. Według analizy BloombergNEF ogniwa LFP są średnio o 32 procent tańsze niż ogniwa NMC. Sunoj George, dyrektor ds. inżynierii akumulatorów i architektury napędowej w Rivian, powiedział, że jego firma odnotowała oszczędności rzędu 20–30 procent dzięki LFP. We wrześniu akumulatory LFP spadły poniżej 60 USD za kilowatogodzinę, co przyczyniło się do spadku światowych cen ogniw akumulatorowych do rekordowo niskiego poziomu.
Akumulatory LFP są również bardziej wytrzymałe, co przekłada się na dłuższą żywotność. Oznacza to, że pojazdy z akumulatorem LFP mogą wytrzymać więcej cykli ładowania i rozładowania, zanim akumulator zacznie tracić pojemność.
Ta wytrzymałość pomaga również akumulatorom radzić sobie z ekstremalnymi temperaturami. „LFP zapewnia większą stabilność termiczną niż potrójne [trzyczęściowe] systemy akumulatorów, takie jak NCM lub NCA” — powiedział George z Rivian. Pożary akumulatorów są więc mniejszym problemem w przypadku samochodów zasilanych LFP.
Jeśli akumulatory LFP mają wszystkie te zalety, dlaczego nie ma ich w każdym pojeździe elektrycznym? Niestety, mają też kilka istotnych wad.
Największą z nich jest gęstość energii. Akumulator LFP oferuje mniej kilowatogodzin pojemności przy danej wadze i objętości. Oznacza to mniejszy zasięg pojazdu na jednym ładowaniu. Jest to w pewnym stopniu rekompensowane przez szybsze ładowanie, o którym wspomniano powyżej, więc w przypadku częstych, krótkich podróży jest to mniejszy problem. Jednak ponieważ tak wielu konsumentów nadal zwraca uwagę na maksymalny zasięg przed jakimkolwiek innym czynnikiem, jest to potencjalny cios dla samochodów zasilanych LFP.
Innym problemem jest słaba wydajność w niskich temperaturach. Pojazdy elektryczne zasilane LFP tracą więcej ze swojego maksymalnego zasięgu, gdy akumulator jest zimny, a nawet mogą mieć trudności z ładowaniem przy niskich temperaturach.
Wreszcie, chociaż produkcja akumulatorów LFP jest tańsza, są one również mniej warte podczas recyklingu. „W pakiecie LFP jest mniej wartościowych metali w porównaniu z pakietem na bazie niklu” — powiedział Jackson Switzer, wiceprezes ds. handlowych w Redwood Materials. Mniejsza wartość potencjalnie oznacza mniejszą motywację do recyklingu tych akumulatorów.
Lisa Drake, wiceprezes programów EV i łańcucha dostaw energii w Fordzie, powiedziała, że w miarę jak stacje ładowania pojazdów elektrycznych staną się bardziej powszechne, ogniwa LFP będą miały większy sens: „Ludzie są bardziej skłonni zaakceptować krótsze podróże, ale chcą [ładować] częściej. I chcą ładować szybko. A technologia akumulatorów LFP pozwala im to robić”.
To samo dotyczy pojazdów do użytku osobistego. Mercedes-Benz zaprezentował w zeszłym roku swój Concept CLA Class, mały elektryczny sedan nowej generacji, który zadebiutuje w przyszłym roku. Markus Schäfer, dyrektor ds. technologii w Mercedes-Benz, powiedział, że firma będzie oferować różne technologie akumulatorów. „Musimy się podzielić, więc to jest wersja podstawowa z baterią LFP o mniejszym zasięgu. Jeśli chodzi o kilometry, to może to być 500 kilometrów w tym samochodzie klasy CLA” — powiedział.
Wersja zorientowana na osiągi opierałaby się zatem na konstrukcji bez LFP. W przyszłości LFP ma nadal zyskiwać na popularności. Raport BloombergNEF z kwietnia wskazuje na ciągły wzrost produkcji LFP w Chinach przez głównych dostawców, takich jak CATL, wraz z rozszerzaniem produkcji przez producentów z innych części świata, takich jak LG Energy Solution w Korei Południowej. Biorąc pod uwagę trwałość i zalety kosztowe baterii LFP, Jak podkreśla Lisa Drake z Forda: „Bez LFP w swojej flocie trudno będzie produkować pojazdy elektryczne na dużą skalę”.
- "A new generation of cheaper batteries is sweeping the EV industry"; https://www.canarymedia.com/articles/electric-vehicles/a-new-generation-of-cheaper-batteries-is-sweeping-the-ev-industry; 18-11-2024;
