鉅大LARGE | 點擊量：895次 | 2021年12月16日
磷酸鐵鋰離子電池會替代NMC電池在儲能電池市場的領(lǐng)導(dǎo)地位嗎？
如果美國轉(zhuǎn)換為無碳電網(wǎng)，那么數(shù)百萬的房主可能希望產(chǎn)生并存儲自己的太陽能，很多企業(yè)已經(jīng)在爭奪這個潛在的巨大市場。
特斯拉和LGChem目前主導(dǎo)著美國家用電池市場。兩者均使用電動汽車行業(yè)青睞的鋰鎳錳鈷氧化物（NMC）化學(xué)物質(zhì)。在汽車中，目標(biāo)是將盡可能多的能量填充到盡可能小的空間中。隨之而來的會出現(xiàn)一個問題：鋰電池潛在的升溫和引發(fā)連鎖反應(yīng)的可能性，這種連鎖反應(yīng)可能會著火并在封閉的空間中爆炸。
這種災(zāi)難極為罕見。但是在12月，LG化學(xué)（最近更名為LGEnergySolution）召回了數(shù)量不明的電池組，此前發(fā)生了五次“高溫事件”，造成了美國家庭財產(chǎn)損失。該公司堅稱其新產(chǎn)品可提高安全性，事實上，在召回事件發(fā)生后不久，它確實推出了一種新的，功能更強(qiáng)大的家用電池模型。
該公司住宅電池部門的銷售總監(jiān)LinhTran說：“LG那里有很多電池，召回事件還會發(fā)生。LG響應(yīng)您希望制造商做出響應(yīng)的方式?！?/p>
但是籠統(tǒng)的術(shù)語“鋰離子電池”涵蓋了一系列化學(xué)。一群聲勢浩大的初創(chuàng)公司已經(jīng)爭論了很多年，房主們最好選擇不易起火的品種。該類別中最喜歡的競爭者是磷酸鐵鋰（LFP），它具有公認(rèn)的安全記錄。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
PowinEnergy的高級副總裁DannyLu說：“我們從一開始就選擇LFP，因為它具有安全性，與NMC相比，它的易燃性要低得多，并且達(dá)到熱失控所需要的溫度要高得多?！?/p>
熱失控是一個電池單元發(fā)生故障并加熱到足以引發(fā)相鄰電池單元發(fā)生故障的過程。很快，整個機(jī)架的電池可能會從內(nèi)部加熱，從而引起起火甚至更嚴(yán)重。
這是Powin最近籌集了1億美元用于供應(yīng)的大型發(fā)電廠的擔(dān)憂。但是大型電池廠設(shè)計有特殊的防護(hù)措施，以防止熱失控造成巨大的損害，并且通常在沒有人員在場的情況下進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。相比之下，裝有電池組的房屋缺乏工業(yè)級的防火工具，被人類和寵物居住，其生命可能受到火災(zāi)的威脅。
LFP過去在商業(yè)上相對于NMC處于劣勢，因為前一種化學(xué)方法成本更高且占用更多空間?，F(xiàn)在，成本已經(jīng)下降到競爭激烈的領(lǐng)域，能量密度也有所提高，在LFP迷們的勸告未能推動市場多年之后，趨勢最終可能會轉(zhuǎn)向他們的青睞。
總部位于加利福尼亞的LFP制造商SimpliPhiPower的首席執(zhí)行官CatherineVonBurg說：“LFP的價格已大幅下降，將會與NMC平價，說實話，我們快到了?！?/p>
較低的價格存在風(fēng)險
NMC的支持者和反對者一致認(rèn)為，NMC最初具有很大的成本優(yōu)勢，那是因為它帶動了電動汽車行業(yè)的巨大發(fā)展。
家用儲能仍然是一個新的且相對昂貴的產(chǎn)品類別。能源研究公司伍德·麥肯齊（WoodMackenzie）表示，去年每個季度，美國人安裝了約7,000個家用電池。普氏的數(shù)據(jù)顯示，同年，美國人購買了近30萬輛電動汽車。
家用電池初創(chuàng)公司Electriq的銷售和營銷執(zhí)行副總裁AricSaunders表示，在早期，使用LFP意味著大約要將電池成本加倍，并占用更多的家庭安裝空間，該公司圍繞NMC設(shè)計了其前兩代產(chǎn)品電池。
他說：“價格是該行業(yè)的一大障礙，我們正試圖開拓一個市場?！?/p>
雖然有一些公司宣稱LFP的優(yōu)點和NMC的相對危險性，但安全隱患主要存在于紙面上。鋰離子電池已在手機(jī)和筆記本電腦中普及，并出現(xiàn)在電動汽車的人們的車庫中，為什么不能也放在墻上的盒子里？
麻省理工學(xué)院能源計劃的研究科學(xué)家阿普爾巴·薩克蒂（ApurbaSakti）說：“考慮到那里的鋰離子電池的數(shù)量和已報道的火災(zāi)事故的數(shù)量，這種風(fēng)險非常低?！?nbsp;Sakti指出，研究人員估計鋰離子電池故障的風(fēng)險不到1千萬分之一，其他人則將其定為4000萬分之一。
但是引人注目的例子引起了人們的關(guān)注。2018年接連發(fā)生在韓國的儲能電池火災(zāi)可能已經(jīng)挫傷了積極性，雖然他們并沒有在美國媒體得到太多發(fā)揮。2019年4月，鳳凰城郊外的一個電網(wǎng)電池裝置開始冒煙并最終爆炸，爆發(fā)了更戲劇性的警告。爆炸將四名緊急響應(yīng)人員送往醫(yī)院。它把其中一個扔了73英尺，穿過了籬笆。
目前尚不清楚NMC電池是否在家庭中造成了傷害。但是LGChem的召回通知證實，家庭中發(fā)生電池著火的威脅是真實的，無論這種威脅多么罕見或不太可能。通用汽車去年還召回了68,667輛裝有LGChem電池的汽車，其中有些起火。
LFP趕上了
同時，LFP穩(wěn)步贏得了客戶的青睞。
根據(jù)伍德·麥肯齊（WoodMackenzie）的研究，2015年，LFP電池僅服務(wù)于網(wǎng)格存儲市場的10％。NMC占據(jù)主導(dǎo)地位，市場份額超過70％。但是從那以后，NMC的市場份額一直在下降，而LFP的市場份額卻在上升。分析師預(yù)測，到2030年，LFP將成為網(wǎng)格電池的主要化學(xué)成分，占據(jù)日益多樣化的市場的30％。
在2018年，當(dāng)領(lǐng)先的制造商LGChem和三星的所在地韓國的有利可圖的存儲激勵措施啟動了電池安裝大富翁時，這種勢頭發(fā)生了變化。
WoodMac分析師MitaleeGupta說：“當(dāng)韓國市場蓬勃發(fā)展時，由于韓國供應(yīng)商對國內(nèi)市場感到滿意，因此全球儲能市場出現(xiàn)短缺?！弊珜懥擞嘘P(guān)LFP價格上漲報告的WoodMac分析師MitaleeGupta說。
根據(jù)古普塔（Gupta）的分析，在固定式儲能市場取得明顯領(lǐng)導(dǎo)地位之后，隨著LFP的發(fā)展，NMC將失去其優(yōu)勢。
那時，美國的存儲公司將目光投向了中國，像CATL和BYD這樣的制造商多年來一直在制造LFP電池，西方買家越來越多地決定對這些產(chǎn)品進(jìn)行審查。
加州大學(xué)圣地亞哥分校能源儲存與轉(zhuǎn)化實驗室的材料科學(xué)家兼教授謝瑞明說：“LFP生產(chǎn)在中國非常成熟且發(fā)展良好。美國確實需要考慮：我們要在這里重新發(fā)明還是接受在那里生產(chǎn)的電池？”
SimpliPhiPower是美國為數(shù)不多的制造此類電池的公司之一，總部位于加州沿海城市奧克斯納德（Oxnard）。該公司開始為好萊塢電影產(chǎn)品及后來的軍方提供離網(wǎng)電池電源，這就需要堅固耐用的技術(shù)，該技術(shù)要經(jīng)得起高溫，并且不會危害演員和工作人員。馮·伯格說，工作人員測試了“每種化學(xué)物質(zhì)”和“每種形式”，并決定生產(chǎn)LFP。
馮伯格說：“您可以說鈷電池的能量密度更高，但事實是，您不能像使用LFP那樣以強(qiáng)大的方式使用能源，性能方面有很多東西可以削減并侵蝕成本收益?！?/p>
早期，SimpliPhi愿意接受溢價以換取安全功能。從那以后，LFP的價格已大大下降，VonBurg說：“它開始實現(xiàn)鈷生產(chǎn)商幾年前所實現(xiàn)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)?！痹摴緵]有透露其電池生產(chǎn)能力，但表示在2016年至2020年之間的復(fù)合年增長率為66％。
桑德斯說，Electriq認(rèn)為這兩種化學(xué)物質(zhì)都是安全的，但由于其于12月推出的第三代家用電池產(chǎn)品，它已從NMC轉(zhuǎn)換為LFP。
他說：“價格下降了，密度上升了。過去的問題已經(jīng)解決，安全性得到了進(jìn)一步提高?！?/p>
尋找正確的化學(xué)
關(guān)于LFP的更為奢侈的說法將其作為有毒，危險產(chǎn)品的堅不可摧的替代品。但是研究存儲供應(yīng)鏈的古普塔警告說，LFP電池不能幸免于故障。
她說：“它們都有著火的危險，因為它們含有易燃的電解質(zhì)。另外，安全性取決于系統(tǒng)的安裝狀況以及電池插入的設(shè)備的質(zhì)量?！?/p>
LG的Tran回應(yīng)了這一點。她說：“自從我們推出這種電池產(chǎn)品以來，我會對任何房主說：要確保您的電池安裝人員已經(jīng)過認(rèn)證?！?/p>
但是，LFP的主要優(yōu)點是，如果一個單元發(fā)生故障，它不會像發(fā)生故障的NMC單元一樣發(fā)熱，這使得LFP熔解難以擴(kuò)散。但是，這些問題并沒有動搖消費者的整體。
在創(chuàng)始人和俄羅斯方塊大亨漢克·羅杰斯（HenkRogers）在自己的家中試用了該技術(shù)之后，總部位于夏威夷的BluePlanetEnergy選擇了LFP。BluePlanetEnergy首席執(zhí)行官ChrisJohnson表示，銷售這種化學(xué)藥品的挑戰(zhàn)之一是需要教育客戶有關(guān)化學(xué)藥品之間根本差異的知識。同時，“主要消費者品牌”將其“大量資源”投入使用，以說服消費者購買NMC。
約翰遜說：“作為一個行業(yè)，隨著行業(yè)的發(fā)展，我們現(xiàn)在必須主動解決安全問題?！?/p>
關(guān)于電池價格，還有一個更細(xì)微的討論。
前期成本不容忽視。Sonnen副總裁亞當(dāng)·根特納（AdamGentner）說，但是LFP電池在耗盡之前會提供更多的壽命能量，該公司僅銷售用于住宅的LFP電池組。Gentner說，如果客戶想要電池只是為了為建筑物提供備用電源，那么NMC可能適合這種不常使用的應(yīng)用。但是，如果目標(biāo)是每天安全地使用電池，利用太陽能或通過向電網(wǎng)提供服務(wù)來賺錢，則LFP是更好的選擇。
他說：“我希望明年我們將開始看到向LFP尋求平衡的技巧?！?/p>
即將出現(xiàn)的新技術(shù)
一些電池專家正在尋找超越LFP的替代品。UCSD電池專家Meng表示，LFP是“一個很好的中間解決方案，直到我們找到家用能量存儲的最終解決方案為止”，這將是一種可以以較低的成本使用20年的電池。
企業(yè)家瑞恩·布朗（RyanBrown）試圖與他位于哈利法克斯（Halifax）的初創(chuàng)企業(yè)SalientEnergy合作，使用鋅和水來制造不易燃的住宅電池?；阡\作為有效成分的較低成本，目標(biāo)是獲得比任何鋰離子競爭對手都更便宜的價格。與傳統(tǒng)電池的其他挑戰(zhàn)者不同，該設(shè)計使用了覆蓋鋰離子工廠中電極的相同卷對卷制造技術(shù)。
布朗說：“其中沒有任何有毒物質(zhì)；沒有任何物質(zhì)可能著火?！?/p>
Salient僅籌集了300萬美元，并正在建設(shè)中試工廠，其產(chǎn)品投放市場還有幾年的時間。但是Salient可以背負(fù)鋰離子制造中削減成本的創(chuàng)新，這使得建立工廠的成本大大低于完全不同的技術(shù)。
布朗說：“我們不能完全依靠一種電池化學(xué)方法來解決氣候變化問題。我們將需要除鋰以外的其他東西?！?/p>
對于仍然由兩個早期推動者主導(dǎo)的市場，新參與者和化學(xué)物質(zhì)的涌入是成熟過程的一部分。
Tran說：“如果市場上有更多類型的電池，那將帶來更多競爭，并使市場增長。”
