EV市場でリン酸鉄リチウムイオン電池が勢いを増す

電気自動車のバッテリー技術は急速に進歩しており、リチウムコバルト酸化物（LCO）やリチウムマンガン酸化物（LMO）からリチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物（NCA）まで、さまざまなリチウムイオン化学が台頭しています。これらのバッテリーは通常、放電中にリチウムイオンが流れるカソード材料にちなんで名付けられます。しかし、なぜEVはこれほど多くのバッテリータイプを必要とするのでしょうか？

さまざまなバッテリー配合は、バッテリー寿命、最大充電速度、エネルギー密度など、特定の性能指標を最適化します。選択は、主にアプリケーションの要件によって異なります。たとえば、LMOバッテリーは急速充電のために非常に低い内部抵抗を備えていますが、寿命は短いです。現在、ニッケルとコバルトのバランスを取り、寿命とエネルギー密度を向上させるために、ニッケルマンガンコバルト（NMC）およびNCAバッテリーがEVセクターを支配しています。しかし、リン酸鉄リチウム（LFP）バッテリーが強力な代替品として登場しています。

化学式LiFePO₄（リチウム、鉄、リン酸）のLFPバッテリーは、NMCおよびNCAの代替品と比較して明確な利点を提供します。

• コスト効率： LFPの製造コストは大幅に低く（NCAの$120.30に対して約$98.50/kWh）、EVをより手頃な価格にできる可能性があります。
• 長寿命： LFPバッテリーはより多くの充電サイクルに耐えるため、テスラは100％充電を推奨しています（ニッケルベースのバッテリーの場合は80％）。
• 急速充電への耐性： その3D結晶構造は、NMC/NCAバッテリーよりも高電圧/熱充電に耐えます。
• 安全性： LFPの熱暴走閾値（270°C）は、NMC（210°C）およびNCA（150°C）をはるかに上回り、火災のリスクを軽減します。
• 持続可能性： コバルト/ニッケルフリーの組成は、炭素排出量を15〜25％削減し、物議を醸す採掘慣行を回避します。

LFPの堅牢なFe-PO結合は、ストレス（短絡、過熱）下での酸素放出に抵抗し、コバルトベースのバッテリーよりも効果的に熱暴走を防ぎます。

利点にもかかわらず、LFPバッテリーは妥協点を示しています。

• エネルギー密度が低い： LFPパックはNCA相当品よりも約30％少ないエネルギーを蓄えるため、同等の航続距離を得るには、より大きく/重いバッテリーが必要になります。
• 寒冷地での制限： -20°C（-4°F）を下回ると、LFPバッテリーは伝導率とリチウムイオン拡散が低下するため、充電が遅くなります。

テスラは、2021年（中国）と2022年（米国）にStandard RangeモデルをLFPに移行しました。フォードは、2024年までにヨーロッパのMustang Mach-Eと一部のF-150モデルにLFPを採用する予定です。リビアンは、まずAmazonの配送バンにLFPを実装し、次に標準レンジのトラックに実装します。ゼネラルモーターズの再設計されたChevy Bolt EVとBMWの2025年モデルもLFP技術を利用します。

テスラモデルからの観察結果は次のとおりです。

• LFPバッテリーは、最適な航続距離のために、より高い温度（NCAの約60°Fに対して約70°F）でピークに達します。
• Standard Range Model 3（LFP）は、Long Range/PerformanceバリアントよりもEPA定格の航続距離をより一貫して達成します。

研究によると、LFPサイクルはNMCバッテリーよりも2〜4倍長く持続し、フル充電からの劣化は最小限です。

はい—熱暴走閾値が高い（NCAの150°Cに対して270°C）ため、火災のリスクが大幅に軽減されますが、リチウムバッテリーの火災は非常にまれです。

テスラはLFPの耐久性のためフル充電を推奨していますが、80〜85％の充電を維持することで、すべてのリチウムイオンバッテリーの寿命を最適化できます。

プレコンディショニングなしでは、氷点下の温度では充電速度が低下しますが、熱管理の更新によりこれを軽減できる場合があります。

はい—コバルト/ニッケルを排除することで、人道的懸念のある採掘作業への依存を減らし、国内のサプライチェーンをサポートします。