C'era una volta, non molti anni fa, le batterie LFP (LiFePO4) erano molto popolari, anche per i veicoli elettrici. La maggior parte delle batterie LFP sono state prodotte da produttori cinesi di celle per batterie come Thunder Sky Winston Energy, ma è stata un'azienda nordamericana a rendere famosa questa tecnologia per batterie.
A123 Systems è stato il produttore di celle della batteria che ha apportato grandi miglioramenti alla tecnologia delle batterie LFP, in un momento in cui le aziende cinesi copiavano solo le cose senza migliorarle.
Questo produttore di celle per batterie è stato in grado di aumentare la densità di energia, aumentando allo stesso tempo la densità di energia di potenza e la durata del ciclo delle celle. Dico sempre che lo sviluppo delle batterie richiede compromessi, ma i sistemi A123 hanno migliorato con successo la tecnologia LFP in ogni singolo modo.
Sfortunatamente, la tecnologia delle batterie dei sistemi A123 non è mai diventata mainstream. Quando l'azienda stava preparando la produzione di massa, era afflitta da problemi di controllo della qualità e all'inizio GM lo sostituì con LG Chem come fornitore di celle per batterie. Quindi la società ha dichiarato bancarotta ed è stata acquistata dal produttore cinese di componenti per auto Wanxiang Group.
Ciò significava che per molto tempo gli sviluppi della LFP si fermarono, mentre le sostanze chimiche NCA e NCM continuavano a migliorare. Vediamo alcune differenze tra le principali sostanze chimiche catodiche.
Ferrofosfato di litio ( LFP )
Alluminio Litio Nichel Cobalto ( NCA )
Litio Nichel Cobalto Manganese (NCM 333 o 111)
Litio Nichel Cobalto Manganese (NCM 523)
Litio Nichel Cobalto Manganese (NCM 622)
Litio Nichel Cobalto Manganese (NCM 811)
Come puoi vedere LFP sembra quasi perfetto per ogni applicazione, ma con una scarsa densità di energia non è adatto per le auto elettriche.
Fortunatamente, da tempo il governo cinese determina l'importo dei sussidi per i veicoli elettrici in base all'autonomia e alla densità di energia del pacco batteria. I requisiti per le autovetture elettriche sono più severi di quelli per gli autobus elettrici.
Ciò ha reso la maggior parte dei produttori di celle per batterie a sostituire completamente l'LFP con i catodi NCM nelle batterie per autovetture elettriche, tuttavia alcuni hanno deciso di migliorare l'LFP. Questo è stato il caso di BYD, che ha introdotto manganese nel catodo ed è riuscito ad aumentare la densità di energia a 165 Wh/kg. Tuttavia, questa cifra non è ancora sufficiente per ottenere il massimo sussidio, è necessario apportare ulteriori miglioramenti.
Fosfato di litio ferro manganese ( LFMP )
ETC è un altro produttore cinese di celle per batterie che sta migliorando con successo la densità di energia di questa tecnologia per batterie.
BYD ed ETC condividono lo stesso obiettivo di raggiungere 200 Wh/kg in batterie con un catodo LFMP e un anodo di silicio/carbonio, quando ciò accadrà finalmente otterremo batterie prive di cobalto con una densità di energia decente, che sono estremamente sicure, durevoli ed economiche .
Pianificazione delle celle della tabella di marcia ETC
Confrontiamo la futura cella della batteria LFMP prodotta da ETC con le celle della batteria prismatiche Samsung SDI utilizzate nella BMW i3.
Futura cella della batteria LFMP di ETC
Batteria Samsung SDI 94 Ah
Batteria Samsung SDI 120 Ah
Le specifiche delle future celle della batteria LFMP di ETC sembrano adatte per le auto elettriche. Sono molto simili alle celle prismatiche NCM Samsung SDI, con il vantaggio di non richiedere cobalto.
Vediamo la tabella di marcia di ETC in modo più dettagliato.
Tabella di marcia ETC
Per ora basta ignorare quelle interessanti celle della batteria NCM di ETC, in particolare quelle in formato PHEV2. Si prevede che le celle LFMP di ETC che desideriamo diventino disponibili durante il secondo o il terzo trimestre del 2020. Pertanto, manca circa un anno prima di vedere se ETC ha raggiunto i suoi obiettivi e se i suoi clienti aziendali possono finalmente utilizzare le celle della batteria LFP/LFMP non solo negli autobus elettrici, ma anche nelle auto elettriche.
Clienti ETC
Un aspetto positivo dei produttori cinesi di celle per batterie è che prima o poi le loro celle diventano disponibili su AliExpress per gli acquirenti privati. Gli acquirenti aziendali ottengono prima le celle, ma ad esempio gli acquirenti privati come te e me possono già acquistare le celle di seconda generazione per circa 190 euro al kWh.
Riassumendo...
In questo articolo ho cercato di mostrare perché penso che quando LFMP raggiunge una densità di energia di 200 Wh/kg potrebbe essere una buona tecnologia per batterie senza cobalto per molte applicazioni, comprese le auto elettriche. Sono curioso di sapere quale produttore di batterie raggiungerà l'obiettivo per primo. BYD ha più risorse di ETC, quindi ha un vantaggio.
Tuttavia, mentre gli sviluppi di LFP/LFMP sembrano promettenti e saranno probabilmente sufficienti per consentire alla tecnologia di riguadagnare lo spazio perso nelle batterie dei veicoli elettrici, NCA e NCM sono ancora le sostanze chimiche più dense di energia e continueranno ad evolversi fino a quando non otterremo una miscela delle due sostanze chimiche chiamato NCMA.
I catodi NCMA ottengono il meglio della moderna chimica NCM e NCA, sono una vera svolta e un'eccezione alla regola secondo cui gli sviluppi della tecnologia delle batterie richiedono quasi sempre compromessi. Puoi farti un'idea con il grafico qui sotto.
Prestazioni di diversi catodi avanzati delle celle della batteria
Non posso promettere una data, ma scriverò un articolo esclusivamente sui catodi NCMA, i loro vantaggi e perché penso che saranno l'ultimo chiodo nella bara per le auto ICE (Internal Combustion Engine). Le cose belle stanno arrivando.
