NMC / NCAリチウムイオンバッテリーとLFP電池のA比較
| Jerry Huang
現在、全電気自動車の市場には、リン酸鉄リチウム（LFP）バッテリーとNMC/NCAリチウムバッテリーの2つの主流バッテリー技術があります。これら2種類の電池は、多くの応用分野/シナリオで競合しており、最も厳しい競争分野は、中国でリチウム電池を最も多く消費する電気自動車業界です。
これら2種類のリチウムイオン電池は長い間比較されてきました。費用対効果の比較は、上記のバッテリーを使用したEVの価格と市場フィードバックを比較することで簡単に行うことができます。ただし、バッテリーの性能については、NMC / NCAバッテリーとLFPバッテリーの詳細を条件を設定し、それらの実験データを観察して理解を深めてみましょう。
電池研究所、電気自動車メーカー、リチウムイオン電池メーカーの実験によると、各テストのデータは微妙に異なる場合がありますが、それらの長所と短所の結論は明らかである傾向があります。さらに重要なのは、市場が独自の選択をし、それがまだ続いていることです。
エネルギー密度----現在の技術では、市販の単セルNMCリチウム電池のエネルギー密度は約230〜250Wh / kgであり、パナソニックNCA電池は約322Wh/kgです。 LFPリチウム電池のエネルギー密度は基本的に2020年には130〜160Wh / kg前後で推移しますが、190Wh / kgに近づくこともありますが、200Wh / kgを超えることは非常に困難です（GotionHigh-Techはそれよりも高くなっています）今年のラボ）。 NCA / NMCバッテリーは、主に消費電力が少なく、高速で長距離の自動車に使用されます。理論的には、NCAリチウム電池を使用している車は、同じ数のLFP電池を使用している車よりも遠くまで走行できます。また、LFP車両は、航続距離が長くなく、充電パイルが容易に設置できる都市部では近距離で充電できるため、現時点では都市バスとして選択することが望ましい。
スペースの占有----バスや車用のテスラが必要な場合は、BYDを選択してください。より高いエネルギー密度の恩恵を受けて、単一のNMC / NCAバッテリーセルは、LFPバッテリーよりもスペースの半分を節約できます。これは、スペースが限られている車にとって非常に重要です。テスラはNMC/NCAバッテリーに焦点を当てており、BYDはLFPバッテリーを製造しています。そのため、中国のEV市場には、「バスや車用のテスラが必要な場合はBYDを選択してください」という言葉があります。今年の2020年3月、BYDは以前のパックの50％のスペースを節約する新しいLFPバッテリーパックを発表し、ブレードバッテリーを搭載したハンEVセダンで好調な売上を記録しました。同時に、テスラはCATLのLFPバッテリーを搭載した新しいモデル3も発表しました。
安全性----何よりも重要なのは、都市バスにLFPバッテリーを選択する理由は、安全性の本質的な懸念です。テスラモデルSが発売されて以来、消費者からのテスラ車で多くの火災事故が発生していますが、直接的な火災の理由は異なる場合があります。その理由の1つは、テスラのバッテリーパックが7,000台を超えるパナソニック/テスラNCAリチウムバッテリーで構成されていることです。これらのユニットまたはバッテリーパック全体に内部短絡があると、特に自動車事故の場合、大火事でも直火が発生する可能性があります。ありがたいことに、それは改善しています。 LFP材料は短絡時に燃焼する可能性がはるかに低く、その高温耐性はNCA/NMCリチウム電池よりもはるかに優れています。
低温および高温耐性----リン酸鉄リチウム（LFP）バッテリーは、高温耐性で優れた性能を発揮し、NCA/NMCは低温耐性で優れています。一例を紹介します。 -20℃の温度で、NMCリチウム電池はその容量の70.14％を解放することができます。一方、リン酸鉄リチウム（LFP）バッテリーは54.94％しか放出できません。 NMCリチウム電池の放電電圧プラトーははるかに高く、低温ではLFP電池よりも早く始動します。したがって、NMCバッテリーは低温でのアプリケーションに適しています。
充電効率----NMC/NCAリチウム電池の充電効率はLFP電池よりも高いです。リチウム電池の充電は、電流制御と電圧制御の方法を採用しています。つまり、電流と充電効率が比較的高い場合、定電流充電が最初に適用されます。リチウム電池が一定の電圧に達すると、充電器は定電圧充電の第2段階に切り替わります。この期間では、電流と充電効率は低くなります。リチウム電池の充電効率を測定するために、定電流充電容量とその全容量の比率を「定電流比」と呼びます。定電流比の実験データによると、10℃以下で充電するNMC / NCA電池とLFP電池ではほとんど違いはありませんが、それ以上の温度ではかなり違います。例として、20℃で充電した場合、NMCリチウム電池の定電流比は52.75％であり、リン酸鉄リチウム（LFP）電池の5倍（10.08％）です。
サイクル寿命----リン酸鉄リチウム（LFP）バッテリーのサイクル寿命は、NMC/NCAリチウムバッテリーよりも優れています。 NMCリチウム電池の理論寿命は2000サイクルですが、1000サイクルを実行すると、容量が急速に低下して60％を維持します。最もよく知られているTeslaNCAバッテリーでさえ、3000サイクル後に容量の70％しか維持できませんが、リン酸鉄リチウム（LFP）バッテリーは3000サイクル後に80％のままです。
上記の比較は、NMC/NCAバッテリーとLFPバッテリーの長所と短所についての大まかな全体像を示しています。 LFPリチウム電池は安全で、サイクル寿命が長く、高温に対する優れた耐性があります。 NMC / NCAリチウム電池は、エネルギー密度が高く、軽量で、充電効率が高く、低温に対する優れた耐性を備えています。これらの違いにより、さまざまなアプリケーションの市場で2つの主要な選択肢があります。
現在、NMC（Niリッチタイプ）およびNCAバッテリーメーカーは、カソード材料のリチウム源として水酸化リチウム一水和物バッテリーグレードを選択しています。ほとんどのLFPバッテリーメーカーは炭酸リチウムを選択していますが、熱水法によるLFPバッテリーの製造にも水酸化リチウムを使用しています。参考までに、2018年の中国市場での水酸化リチウム消費量の写真を次に示します。 