磷酸铁锂电池会替代NMC电池在储能电池市场的领导地位吗？

如果美国转换为无碳电网，那么数百万的房主可能希望产生并存储自己的太阳能，很多企业已经在争夺这个潜在的巨大市场。

特斯拉和LGChem目前主导着美国家用电池市场。两者均使用电动汽车行业青睐的锂镍锰钴氧化物（NMC）化学物质。在汽车中，目标是将尽可能多的能量填充到尽可能小的空间中。随之而来的会出现一个问题：锂电池潜在的升温和引发连锁反应的可能性，这种连锁反应可能会着火并在封闭的空间中爆炸。

这种灾难极为罕见。但是在12月，LG化学（最近更名为LGEnergySolution）召回了数量不明的电池组，此前发生了五次“高温事件”，造成了美国家庭财产损失。该公司坚称其新产品可提高安全性，事实上，在召回事件发生后不久，它确实推出了一种新的，功能更强大的家用电池模型。

该公司住宅电池部门的销售总监LinhTran说：“LG那里有很多电池，召回事件还会发生。LG响应您希望制造商做出响应的方式。”

但是笼统的术语“锂离子电池”涵盖了一系列化学。一群声势浩大的初创公司已经争论了很多年，房主们最好选择不易起火的品种。该类别中最喜欢的竞争者是磷酸铁锂（LFP），它具有公认的安全记录。

PowinEnergy的高级副总裁DannyLu说：“我们从一开始就选择LFP，因为它具有安全性，与NMC相比，它的易燃性要低得多，并且达到热失控所需要的温度要高得多。”

热失控是一个电池单元发生故障并加热到足以引发相邻电池单元发生故障的过程。很快，整个机架的电池可能会从内部加热，从而引起起火甚至更严重。

这是Powin最近筹集了1亿美元用于供应的大型发电厂的担忧。但是大型电池厂设计有特殊的防护措施，以防止热失控造成巨大的损害，并且通常在没有人员在场的情况下进行远程操作。相比之下，装有电池组的房屋缺乏工业级的防火工具，被人类和宠物居住，其生命可能受到火灾的威胁。

LFP过去在商业上相对于NMC处于劣势，因为前一种化学方法成本更高且占用更多空间。现在，成本已经下降到竞争激烈的领域，能量密度也有所提高，在LFP迷们的劝告未能推动市场多年之后，趋势最终可能会转向他们的青睐。

总部位于加利福尼亚的LFP制造商SimpliPhiPower的首席执行官CatherineVonBurg说：“LFP的价格已大幅下降，将会与NMC平价，说实话，我们快到了。”

较低的价格存在风险

NMC的支持者和反对者一致认为，NMC最初具有很大的成本优势，那是因为它带动了电动汽车行业的巨大发展。

家用储能仍然是一个新的且相对昂贵的产品类别。能源研究公司伍德·麦肯齐（WoodMackenzie）表示，去年每个季度，美国人安装了约7,000个家用电池。普氏的数据显示，同年，美国人购买了近30万辆电动汽车。

家用电池初创公司Electriq的销售和营销执行副总裁AricSaunders表示，在早期，使用LFP意味着大约要将电池成本加倍，并占用更多的家庭安装空间，该公司围绕NMC设计了其前两代产品电池。

他说：“价格是该行业的一大障碍，我们正试图开拓一个市场。”

虽然有一些公司宣称LFP的优点和NMC的相对危险性，但安全隐患主要存在于纸面上。锂离子电池已在手机和笔记本电脑中普及，并出现在电动汽车的人们的车库中，为什么不能也放在墙上的盒子里？

麻省理工学院能源计划的研究科学家阿普尔巴·萨克蒂（ApurbaSakti）说：“考虑到那里的锂离子电池的数量和已报道的火灾事故的数量，这种风险非常低。”Sakti指出，研究人员估计锂离子电池故障的风险不到1千万分之一，其他人则将其定为4000万分之一。

但是引人注目的例子引起了人们的关注。2018年接连发生在韩国的储能电池火灾可能已经挫伤了积极性，虽然他们并没有在美国媒体得到太多发挥。2019年4月，凤凰城郊外的一个电网电池装置开始冒烟并最终爆炸，爆发了更戏剧性的警告。爆炸将四名紧急响应人员送往医院。它把其中一个扔了73英尺，穿过了篱笆。

目前尚不清楚NMC电池是否在家庭中造成了伤害。但是LGChem的召回通知证实，家庭中发生电池着火的威胁是真实的，无论这种威胁多么罕见或不太可能。通用汽车去年还召回了68,667辆装有LGChem电池的汽车，其中有些起火。

LFP赶上了

同时，LFP稳步赢得了客户的青睐。

根据伍德·麦肯齐（WoodMackenzie）的研究，2015年，LFP电池仅服务于网格存储市场的10％。NMC占据主导地位，市场份额超过70％。但是从那以后，NMC的市场份额一直在下降，而LFP的市场份额却在上升。分析师预测，到2030年，LFP将成为网格电池的主要化学成分，占据日益多样化的市场的30％。

在2018年，当领先的制造商LGChem和三星的所在地韩国的有利可图的存储激励措施启动了电池安装大富翁时，这种势头发生了变化。

WoodMac分析师MitaleeGupta说：“当韩国市场蓬勃发展时，由于韩国供应商对国内市场感到满意，因此全球储能市场出现短缺。”撰写了有关LFP价格上涨报告的WoodMac分析师MitaleeGupta说。

根据古普塔（Gupta）的分析，在固定式储能市场取得明显领导地位之后，随着LFP的发展，NMC将失去其优势。

那时，美国的存储公司将目光投向了中国，像CATL和BYD这样的制造商多年来一直在制造LFP电池，西方买家越来越多地决定对这些产品进行审查。

加州大学圣地亚哥分校能源储存与转化实验室的材料科学家兼教授谢瑞明说：“LFP生产在中国非常成熟且发展良好。美国确实需要考虑：我们要在这里重新发明还是接受在那里生产的电池？”

SimpliPhiPower是美国为数不多的制造此类电池的公司之一，总部位于加州沿海城市奥克斯纳德（Oxnard）。该公司开始为好莱坞电影产品及后来的军方提供离网电池电源，这就需要坚固耐用的技术，该技术要经得起高温，并且不会危害演员和工作人员。冯·伯格说，工作人员测试了“每种化学物质”和“每种形式”，并决定生产LFP。

冯伯格说：“您可以说钴电池的能量密度更高，但事实是，您不能像使用LFP那样以强大的方式使用能源，性能方面有很多东西可以削减并侵蚀成本收益。”

早期，SimpliPhi愿意接受溢价以换取安全功能。从那以后，LFP的价格已大大下降，VonBurg说：“它开始实现钴生产商几年前所实现的规模经济。”该公司没有透露其电池生产能力，但表示在2016年至2020年之间的复合年增长率为66％。

桑德斯说，Electriq认为这两种化学物质都是安全的，但由于其于12月推出的第三代家用电池产品，它已从NMC转换为LFP。

他说：“价格下降了，密度上升了。过去的问题已经解决，安全性得到了进一步提高。”

寻找正确的化学

关于LFP的更为奢侈的说法将其作为有毒，危险产品的坚不可摧的替代品。但是研究存储供应链的古普塔警告说，LFP电池不能幸免于故障。

她说：“它们都有着火的危险，因为它们含有易燃的电解质。另外，安全性取决于系统的安装状况以及电池插入的设备的质量。”

LG的Tran回应了这一点。她说：“自从我们推出这种电池产品以来，我会对任何房主说：要确保您的电池安装人员已经过认证。”

但是，LFP的主要优点是，如果一个单元发生故障，它不会像发生故障的NMC单元一样发热，这使得LFP熔解难以扩散。但是，这些问题并没有动摇消费者的整体。

在创始人和俄罗斯方块大亨汉克·罗杰斯（HenkRogers）在自己的家中试用了该技术之后，总部位于夏威夷的BluePlanetEnergy选择了LFP。BluePlanetEnergy首席执行官ChrisJohnson表示，销售这种化学药品的挑战之一是需要教育客户有关化学药品之间根本差异的知识。同时，“主要消费者品牌”将其“大量资源”投入使用，以说服消费者购买NMC。

约翰逊说：“作为一个行业，随着行业的发展，我们现在必须主动解决安全问题。”

关于电池价格，还有一个更细微的讨论。

前期成本不容忽视。Sonnen副总裁亚当·根特纳（AdamGentner）说，但是LFP电池在耗尽之前会提供更多的寿命能量，该公司仅销售用于住宅的LFP电池组。Gentner说，如果客户想要电池只是为了为建筑物提供备用电源，那么NMC可能适合这种不常使用的应用。但是，如果目标是每天安全地使用电池，利用太阳能或通过向电网提供服务来赚钱，则LFP是更好的选择。

他说：“我希望明年我们将开始看到向LFP寻求平衡的技巧。”

即将出现的新技术

一些电池专家正在寻找超越LFP的替代品。UCSD电池专家Meng表示，LFP是“一个很好的中间解决方案，直到我们找到家用能量存储的最终解决方案为止”，这将是一种可以以较低的成本使用20年的电池。

企业家瑞恩·布朗（RyanBrown）试图与他位于哈利法克斯（Halifax）的初创企业SalientEnergy合作，使用锌和水来制造不易燃的住宅电池。基于锌作为有效成分的较低成本，目标是获得比任何锂离子竞争对手都更便宜的价格。与传统电池的其他挑战者不同，该设计使用了覆盖锂离子工厂中电极的相同卷对卷制造技术。

布朗说：“其中没有任何有毒物质；没有任何物质可能着火。”

Salient仅筹集了300万美元，并正在建设中试工厂，其产品投放市场还有几年的时间。但是Salient可以背负锂离子制造中削减成本的创新，这使得建立工厂的成本大大低于完全不同的技术。

布朗说：“我们不能完全依靠一种电池化学方法来解决气候变化问题。我们将需要除锂以外的其他东西。”

对于仍然由两个早期推动者主导的市场，新参与者和化学物质的涌入是成熟过程的一部分。

Tran说：“如果市场上有更多类型的电池，那将带来更多竞争，并使市场增长。”