باتری لیتیوم آهن فسفات (LiFePO4) و سهم آن در بازار جهانی

باتری‌ها و انرژی آن‌ها به بخش مهمی از زندگی روزمره ما تبدیل شده‌اند، اما هزینه‌های انسانی و محیطی را به همراه دارند. آن‌ها به طور گسترده در تلفن‌های هوشمند و لپ تاپ‌ها استفاده می‌شوند و همچنین قلب تپنده وسایل نقلیه الکتریکی و بسیاری موارد دیگر هستند. علاوه بر این، آن‌ها به برق رسانی به شبکه‌های الکتریکی جهان کمک می‌کنند، زیرا منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و بادی هنوز نمی‌توانند انرژی مورد نیاز را تامین کنند. در میان باتری‌های لیتیومی باتری‌های LiFePO₄ گامی در مسیر درست هستند و ما باید تا جایی که ممکن است از این فناوری استفاده کنیم.

باتری لیتیوم آهن فسفات (LiFePO₄) چیست؟

باتری‌های لیتیوم آهن فسفات (LiFePO₄) نوعی باتری قابل شارژ لیتیوم یونی (Li-Ion) هستند که از فسفات آهن (FePO₄) به عنوان ماده کاتد استفاده می‌کنند. مزایای آن‌ها نسبت به باتری‌های اسید سرب و سایر باتری‌های لیتیوم یونی که مبتنی بر کبالت هستند، افزایش توان خروجی و طول عمر بیشتر است. این باتری‌ها همچنین ویژگی‌های ایمنی بهتری دارند و در شرایط سخت منفجر نمی‌شوند. شاید آن‌ها ارزان‌ترین نوع باتری‌های لیتیوم یونی نباشند، اما سرمایه گذاری هوشمندانه‌ای هستند. باتری‌های LiFePO₄ همچنین نگرانی‌های مربوط به ورود کبالت به محیط زیست را که از طریق دفع نادرست آن‌ها پس از انقضا صورت می‌پذیرد را از بین می‌برند.

در این گزارش، تفاوت‌های بین باتری LiFePO₄ و باتری استاندارد لیتیوم یون بررسی می‌شود. همچنین مزایای آن‌ها، جنبه‌های فنی‌تر بودن فناوری باتری‌های لیتیوم آهن فسفات و جایگاه آن‌ها در بازار جهانی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

تفاوت بین باتری‌های لیتیوم یونی و باتری های LiFePO₄ چیست؟

از جمله رایج‌ترین باتری‌های لیتیوم یونس می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

اکسید لیتیوم کبالت (LiCoO₂)

اکسید لیتیوم نیکل کبالت آلومینیوم (LiNiCoAlO₂)

اکسید لیتیوم منگنز (LiMn₂O₄)

اکسید لیتیوم نیکل منگنز کبالت (LiNiMnCoO₂ یا NMC)

لیتیوم آهن فسفات (LiFePO₄)

شکل 1. معماری باتری LFP

به طور کلی باتری‌های لیتیوم یونی با استفاده از یک اصل مشابه کار می‌کنند. یون لیتیوم موجود در باتری‌ها بین الکترود مثبت و منفی برای شارژ و دشارژ حرکت می‌کند و همگی از الکترودهای کربن گرافیتی به عنوان آند استفاده می‌کنند، ولی از بعضی جهات تفاوت‌هایی دارند.

• آرایش‌های مختلف، از نظر شیمیایی: یک باتری لیتیوم یونی معمولا دارای یک اکسید لیتیوم منگنز یا یک کاتد لیتیوم دی اکسید کبالت است ولی یک باتری LFP از لیتیوم آهن فسفات به عنوان کاتد استفاده می‌کند. نکته‌ای که در مورد ترکیب شیمیایی قابل توجه است این است که لیتیوم آهن فسفات یک ماده غیر سمی است، در حالی که LiCoO₂ در طبیعت خطرناک است. این عامل باعث می‌شود که دفع آن‌ها یک نگرانی بزرگ برای کاربران و تولید کنندگان باشد.
• فناوری جدیدتر: فناوری مورد استفاده در باتری‌های لیتیوم آهن فسفات نسبت به باتری‌های لیتیوم یون جدید است. پایداری شیمیایی و حرارتی بسیار بهتری دارد. احتمال احتراق آن نسبت به باتری لیتیوم یونی کمتر است، حتی اگر به درستی مدیریت نشود.

تاریخچه کوتاه باتری‌های LiFePo₄

باتری‌های لیتیومی حدود 25 سال پیش ظهور کرده‌اند. در آن دوره، فن‌آوری‌های لیتیوم با افزایش محبوبیت در تامین انرژی دستگاه‌های الکترونیکی کوچک مانند تلفن‌های همراه و لپ‌تاپ‌ها مواجه شدند. با این حال، در آن سال‌هابه دلیل آتش گرفتن این دستگاه‌های الکترونیکی، این باتری‌ها از محبوبیت کمی برخوردار بودند.

مانع اصلی تجاری سازی باتری‌های LFP، هدایت الکتریکی ذاتا پایین آن‌ها بود. این مشکل با کاهش اندازه ذرات، پوشاندن ذرات LiFePO₄ با مواد رسانا مانند نانولوله های کربنی و دوپینگ LFP با کاتیون‌های موادی مانند آلومینیوم، نیوبیم و زیرکونیوم برطرف شد.

مشخصات فنی باتری های لیتیوم آهن فسفات

مزایا و معایب باتری های لیتیوم آهن فسفات:

باتری های LiFePO₄ به دلایل زیر به یک نوع باتری لیتیومی محبوب تبدیل می شوند:

راندمان دشارژ و شارژ بالا: باتری‌های LFP دارای عمق چرخه زیاد هستند و در عین حال عملکرد پایدار را حفظ می‌کنند. به دلیل این ویژگی است که باتری LFP برای تولید توان خروجی ثابت در مدت زمان طولانی طراحی شده است و موجب دشارژ آن به میزان قابل توجهی می‌شود. راندمان شارژ و دشارژ در این باتری‌ها می‌تواند به 90 درصد برسد در حالی که این میزان برای باتری‌های سرب اسید تنها 80 درصد است. بنابراین این باتری‌ها برای دستگاه‌هایی که به انرژی در زمان‌های طولانی نیاز دارند و در عین حال فقط گاهی اوقات شارژ می‌شوند مناسب هستند.

عملکرد ایمنی بالا: LFP دارای ساختار پایداری است که مانند سایر مواد باتری لیتیوم یونی تجزیه نمی‌شود، گرم نمی‌شود یا فرو نمی‌ریزد.

وقتی صحبت از باتری‌ها می‌شود، ایمنی موضوع مهمی است. شاید چندین خبر در مورد انفجار باتری‌های لیتیوم یون لپ تاپ خوانده باشید که البته کمی نگران کننده است. این مشکل با باتری‌های لیتیوم آهن فسفات ایجاد نمی‌شود، زیرا آن‌ها ایمن‌ترین ترکیب شیمیایی لیتیوم را دارند. سطوح پایداری ساختاری و حرارتی آن را می‌توان با انواع دیگر باتری‌ها از جمله اسید سرب مطابقت داد. بدون ترس از تجزیه می‌تواند دمای بالاتر را تحمل کند و غیر قابل احتراق است. در دمای استاندارد اتاق خنک می‌ماند و در معرض خطر فرار حرارتی نیست. قرار دادن باتری لیتیوم آهن فسفات در معرض دماهای شدید، اتصال کوتاه، تصادف یا رویدادهای خطرناک مشابه باعث انفجار یا آتش گرفتن باتری نمی‌شود.

چرخه عمر طولانی باتری: تمام باتری‌های لیتیوم یون در حال حاضر دارای طول عمر نسبتا طولانی هستند. با این حال، باتری‌های LFP در صورت شارژ بیش از حد یا اتصال کوتاه پایدارتر هستند و نسبت به سایر شیمی‌های لیتیوم یون عمر چرخه‌ای بسیار طولانی‌تری را ارائه می‌دهند. در اکثر شرایط بیش از 3000 چرخه و در شرایط بهینه بیش از 10000 چرخه را پشتیبانی می‌کنند. باتری‌های سرب اسید نیز حدود 300 چرخه و باتری های NMC بسته به شرایط، حدود 1000 تا 2300 چرخه را پشتیبانی می‌کنند.

عملکرد و کارایی بسیار خوب: (1) آن‌ها در عرض دو ساعت و حتی گاهی کمتر به شارژ کامل می‌رسند. (2) نرخ خود تخلیه تنها 2٪ در ماه است، در مقایسه با باتری‌های اسید سرب که 30٪ است. (3) در مقایسه با سایر باتری‌های لیتیوم یون و سرب اسید، زمان عملکرد بسیار بالاتر است. (4) حتی زمانی که عمر باتری کمتر از 50 درصد باشد، قدرت ثابت است. (5) تعمیر و نگهداری نیاز ندارد.

عملکرد خوبی در دماهای بالا و پایین دارد: باتری LFP در دماهای شدید با محدوده عملکرد 20- تا 75+ درجه سانتیگراد عملکرد خوبی دارد. اوج گرمایش می‌تواند به 350 تا 500 درجه سانتیگراد برسد.

باتری با ظرفیت بالا: در مقایسه با باتری‌های اسید سرب و سایر باتری‌های لیتیوم یونی، باتری LFP ظرفیت بسیار بیشتری بین 5 و 1000 آمپر ساعت دارد.

اثر حافظه صفر: باتری‌های LFP برخلاف سایر باتری‌های قابل شارژ، هیچ اثر حافظه‌ای ندارند.

سبک وزن: وزن باتری‌های LFP تقریبا 50 درصد کمتر از باتری‌های اکسید منگنز لیتیوم و 70 درصد کمتر از باتری‌های اسید سرب است. این به معنای مصرف سوخت کمتر و مانورپذیری بهتر خودروی دارای این نوع باتری است. همچنین، اندازه کوچک آن‌ها به این معنی است که فضای آزاد بیشتری در قایق، اسکوتر یا RV (ماشین کمپر) خود خواهید داشت.

باتری سازگار با محیط زیست: LFP حاوی نیکل و کبالت نیست، که هر دو دارای محدودیت عرضه و گران هستند. در مورد استفاده از کبالت مانند لیتیوم، نگرانی‌های زیست محیطی وجود دارد، این نگرانی‌ها همچنین در مورد استخراج نیکل مطرح شده است. همچنین باتری‌های LFP نشتی ندارند، غیر سمی و قابل بازیافت هستند.

قیمت: در گزارشی که در سال 2020 توسط وزارت انرژی منتشر شد، هزینه‌های مربوط به سیستم‌های ذخیره‌ساز انرژی با استفاده از LFP و NMC با یکدیگر مقایسه شد. این گزارش نشان داد که هزینه هر کیلووات ساعت باتری‌های LFP حدود 6٪ کمتر از باتری‌های NMC است و پیش بینی می‌شود که سلول‌های LFP حدود 67٪ بیشتر دوام می‌آورند. به دلیل تفاوت‌هایی که بین ویژگی‌های این دو سلول وجود دارد، هزینه‌های مربوط به بعضی از اجزای سیستم ذخیره‌ساز LFP تا حدودی بالاتر است، اما در حالت تعادل همچنان کم‌هزینه‌تر از NMC در هر کیلووات ساعت است.

چگالی انرژی کمتر: در مقایسه با سایر باتری‌های لیتیوم یون، LiFePO₄ چگالی انرژی کمتری دارد، این ویژگی آن را برای دستگاه‌های الکترونیکی کوچک نامناسب می‌کند. چگالی انرژی (انرژی/حجم) یک باتری جدید LFP حدود 14 درصد کمتر از یک باتری جدید LiCoO₂ است. همچنین، بسیاری از مارک‌های LFP سرعت دشارژ کمتری نسبت به سرب اسید یا LiCoO₂ دارند. از آنجایی که میزان دشارژ درصدی از ظرفیت باتری است، در صورت لزوم استفاده از باتری‌های کم جریان، می‌توان با استفاده از باتری بزرگتر (آمپر ساعت بیشتر) به نرخ بالاتری دست یافت. این باتری‌ها برای استفاده قایق‌های تفریحی، چرخ دستی‌های گلف، موتورسیکلت‌های الکتریکی و سیستم‌های انرژی خورشیدی مناسب است.

آیا باتری LiFePO₄ بهتر از باتری‌های لیتیوم یونی است؟

چندین عامل وجود دارد که LiFePO₄ را نسبت به سایر باتری‌های لیتیوم یون بهتر می‌کند. عمر چرخه یک باتری LFP بیش از چهار برابر بیشتر از یک باتری لیتیومی است. علاوه بر این، LiFePO₄ ایمن‌ترین نوع باتری لیتیومی در بازار است. ویژگی دیگری که آن‌ها را بهتر می‌کند این است که می‌توانند به 100٪ DOD یا عمق دشارژ برسند، بنابراین لازم نیست مصرف کننده‌ها نسبت به دشارژ باتری نگران باشند. علاوه بر این، باتری‌های باکیفیت LFP طول عمر بسیار بیشتری دارند، این میزان در حدود 5000 چرخه می‌تواند باشد که تقریبا 10 سال است. با گذشت زمان، هزینه متوسط این باتری‌ها نیز بسیار بهتر است.

فقط باتری‌های لیتیومی نیستند که بازده و کارایی باتری‌های لیتیوم آهن فسفات را برآورده نمی‌کنند. باتری‌های LiFePO₄ به طور کلی از همه انواع باتری‌های دیگر (غیر لیتیومی) نیز بهتر هستند.

باتری‌های LFP در مقابل باتری‌های سرب اسید: نمی‌توان انکار کرد که باتری‌های سرب اسید در ابتدا هزینه بسیار ارزان‌تری دارند، با این حال، در دراز مدت، لازم است هزینه بیشتری برای آن پرداخت شود. در صورت استفاده از باتری‌های سرب اسید، باید هزینه تعمیر و نگهداری و تعویض مکرر را در نظر گرفت.

به علاوه باتری‌ها LFP را می‌توان به عنوان جایگزین مناسبی برای باتری‌های سرب اسید به کار برد. چون این باتری‌ها دارای خروجی 3.2 ولت هستند، می‌توان چهار سلول را به صورت سری برای به دست آوردن ولتاژ 12.8 ولت کنار هم قرار داد. این ولتاژ به ولتاژ کار باتری‌های شش سلول سرب اسید نزدیک می‌شود. در کنار ویژگی‌های ایمنی خوب باتری‌های LFP، این رویکرد باعث می‌شود LFP جایگزین بالقوه خوبی برای باتری‌های سرب اسیدی در کاربردهایی مانند خودروسازی و کاربردهای خورشیدی باشد.

باتری‌های LFP در مقابل باتری‌های NMC: با در نظر گرفتن ویژگی‌هایی مانند طول عمر هر چرخه، عمق دشارژ و هزینه در هر کیلووات ساعت، باتری‌های LFP انتخاب بهتری نسبت به باتری‌های LFP هستند. با این حال، اینکه کدام باتری برای شما بهتر خواهد بود، بسته به میزان استفاده مصرف کننده دارد.

شکل 2. مزیت‌های باتری‌های LFP و NCM

کاربردهای مختلف باتری‌های لیتیوم آهن فسفات

باتری‌های LFP برای طیف گسترده‌ای از کاربردها مفید هستند، به عنوان مثال، سیستم‌های خورشیدی، کایاک‌ها و قایق‌های ماهیگیری، کاربردهای تجاری، اسکوترها و موتورسیکلت‌های متحرک، همچنین می‌توان برای تغذیه سیگارهای الکترونیکی، روشنایی اضطراری، چراغ قوه، تجهیزات رادیویی و غیره استفاده کرد.

ذخیره انرژی خانه

شرکت انفیس (Enphase) به دلایل ویژگی‌هایی مانند هزینه کمتر و ایمنی بیشتر باتری‌های LFP در برابر آتش گرفتن، این باتری‌ها را به عنوان ذخیره‌ساز خانگی پیشگام کرد، اگرچه سهم بازار همچنان بین باتری‌های متفاوت تقسیم شده است. چگالی انرژی کمتر این باتری‌ها در مقایسه با سایر شیمی‌های لیتیوم، منجر به افزایش جرم و حجم باتری و وسیله الکتریکی می‌شود، هر دو این ویژگی برای استفاده در وسایل الکتریکی ثابت مناسب هستند. در سال 2021، چندین تامین کننده ابزار خانگی، از جمله SonnenBatterie و Enphase وجود داشت که از باتری‌های LFP استفاده می‌کرد. تسلا موتورز تا قبل از سال 2021 از باتری‌های NMC در محصولات ذخیره‌ساز انرژی خانگی خود استفاده می‌کرد، اما در سال 2021 برای محصولات کاربردی خود به باتری‌های LFP روی آورد. بیشترین تولید باتری‌های ذخیره‌ساز انرژی خانگی در ایالات متحده، مربوط به شرکت Enphase است که در سال 2021 از تسلا موتورز و ال‌جی پیشی گرفت.

حمل و نقل

چون باتری‌های LFP به سرعت دشارژ بالاتری نیاز دارند تا بتوانند شتاب مورد نیاز یک وسیله الکتریکی را تامین کنند، بنابراین این نوع باتری‌ها برای وسایلی مانند لیفتراک، دوچرخه و ماشین‌های الکتریکی ایده‌آل هستند. باتری‌های 12 ولتی LiFePO₄ نیز به عنوان باتری دوم برای RVها، موتورخانه یا قایق محبوبیت پیدا می‌کنند.

تسلا موتورز در حال حاضر از باتری‌های LFP در خودروهای خاصی استفاده می‌کند، از جمله مدل‌های استاندارد 3 و Y ساخت چین. در اکتبر 2021، تسلا اعلام کرد که تمامی مدل‌های رده استاندارد 3 و Y شروع به استفاده از باتری‌های LFP خواهند کرد.

سیستم های روشنایی با انرژی خورشیدی

باتری‌های LFP 14500 اکنون به جای باتری‌های 1.2 ولت NiCd/NiMH در برخی از چراغ‌های خورشیدی موجود در پارک‌ها استفاده می‌شوند.

یک باتری LFP با ولتاژ کاری بالاتر (3.2 ولت) را می‌توان در یک لامپ LED به کار برد. تا سال 2013، لامپ‌های امنیتی مادون قرمز غیرفعال با استفاده از شارژ خورشیدی روشن می‌شدند.

از آنجایی که سلول‌های LFP ظرفیت 600 میلی آمپر ساعت دارند (در حالی که یک لامپ LED روشن ممکن است 60 میلی آمپر را جذب کند)، هر لامپ LED حداکثر تا 10 ساعت می‌تواند بدرخشد. با این حال، اگر این لامپ‌ها همیشه روشن نباشند و بعضی اوقات روشن شوند، چنین باتری‌هایی ممکن است برای شارژ این لامپ‌ها در نور کم خورشید رضایت بخش باشند، زیرا لامپ‌های الکترونیک پس از تاریکی جریان‌های کمتر از 1 میلی آمپر را تضمین می‌کند.

استفاده‌های دیگر

برخی از سیگارهای الکترونیکی از این نوع باتری‌ها استفاده می‌کنند. سایر کاربردها عبارتند از چراغ قوه، مدل‌های کنترل رادیویی، تجهیزات قابل حمل موتوری، تجهیزات رادیویی آماتور، سیستم‌های حسگر صنعتی و سیستم‌های روشنایی اضطراری.

چشم انداز بازار باتری‌های لیتیوم آهن فسفات تا 2030

رشد سهم بازار باتری‌های LFP به دلیل افزایش نیاز به تجهیزاتی است که نیاز به جابجایی دارند. افزایش تقاضا برای استفاده از انرژی تجدیدپذیر فرصت‌های امیدوارکننده‌ای را برای بازار باتری‌های لیتیوم آهن فسفات ایجاد می‌کند. با این حال، خطراتی که در مواجهه با دور انداختن باتری‌های مصرف شده مبتنی بر لیتیوم وجود دارد مانع از رشد بازار در سال‌های اخیر شده است و انتظار می‌رود که رشد بازار را در دوره پیش‌بینی (تا سال 2030) مهار کند.

سهم باتری‌های لیتیوم آهن فسفات در بازار جهانی، در سال 2022 به 12.5 میلیارد دلار رسید و پیش‌بینی می‌شود که بازار باتری‌های لیتیوم آهن فسفات تا سال 2030 به 52.7 میلیارد دلار با رشد 19.7 درصد از سال 2022 تا 2030 برسد. مزیت‌هایی که باتری لیتیوم آهن فسفات در مقایسه با انواع دیگر باتری‌ها دارد باعث رشد صنعت این باتری‌ها در سراسر جهان می‌شود. افزایش تقاضا برای باتری‌های لیتیوم آهن فسفات در صنعت خودرو (عمدتا خودروهای الکتریکی) و پیشرفت‌های نوآورانه در مواد سبک وزن، عامل اصلی افزایش تقاضا برای باتری‌های لیتیوم آهن فسفات در سال‌های 2021 تا 2030 خواهد بود.

شکل 3. سهم بازار باتری لیتیوم آهن فسفات و رشد آن تا سال 2030

علاوه بر این، انتظار می‌رود رشد فروش خودروهای الکتریکی و ذخیره انرژی در سراسر جهان فرصت‌های زیادی را برای رشد بازار باتری‌های لیتیوم آهن فسفات در طول دوره مورد پیش‌بینی ایجاد کند. سازندگان به شدت بر روی راه حل‌های بهبود یافته برای کاهش هزینه باتری‌های لیتیوم آهن فسفات و افزایش بهره‌وری آن‌ها تمرکز می‌کنند. این الزامات فرصت‌های بازار باتری‌های لیتیوم آهن فسفات را در چندین کاربرد مانند خودروسازی، صنعت و تولید برق افزایش داده است.

علاوه بر این، طبق تحقیقات انجام‌شده توسط وزارت شرکت‌های عمومی در سال‌های 2018 و 2017، صنعت خودرو تا 7.1 درصد به تولید ناخالص داخلی (GDP) هند و 5.9 درصد به ارزش افزوده ناخالص (GVA) در سال 2017 کمک کرد. همچنین از سال 2018 تا 2019، هند تقریبا 3.6 درصد رشد را در تمام بخش‌های خودروسازی به نمایش گذاشت. هدف دولت هند افزایش فروش خودروهای برقی تا 30 درصد تا سال 2030 است و انتظار می‌رود این روند، رشد بازار باتری‌های لیتیوم آهن فسفات را در این کشور افزایش دهد. افزایش استفاده از ابزارهای الکترونیکی قابل حمل و محصولات مبتنی بر منبع انرژی الکتریکی تأثیر مثبتی بر تقاضا برای باتری‌های لیتیوم آهن فسفات ایجاد کرده است. افزایش آگاهی مردم در مورد گرمایش جهانی نیز تقاضا برای باتری‌های سازگار با محیط زیست افزایش داده است.

همانطور که قبلا هم گفته شده است، هزینه باتری‌های لیتیوم آهن فسفات نسبت به باتری‌های اسید سرب بالا است. ولی در پنج سال گذشته، به دلیل افزایش حجم تولید باتری‌های لیتیوم یون فسفات، قیمت آن‌ها به حدود 15 درصد در سال کاهش یافته است. با این حال، قیمت‌ها هنوز در مقایسه با سایر باتری‌های معمولی بالاست و در نتیجه فروش باتری‌های لیتیوم یون فسفات و رشد بازار آن را در زمان کنونی محدود می‌کند.

پیش‌بینی می‌شود که بازار باتری‌های لیتیوم آهن فسفات در آسیا و اقیانوسیه در طول دوره پیش‌بینی با بالاترین میزان CAGR (نرخ رشد مرکب سالانه) از نظر درآمد رشد کند. منطقه آسیا و اقیانوسیه، شامل اقتصادهای بزرگی مانند چین، هند، ژاپن، کره جنوبی و بقیه آسیا و اقیانوسیه است که پتانسیل زیادی برای چندین حوزه کاربردی در زمینه باتری‌های لیتیوم آهن فسفات دارند. در سال‌های اخیر این منطقه به عنوان قطب تولید خودرو مطرح شده است. پیشرفت‌های اخیر زیرساخت‌ها و فعالیت‌های صنعتی‌سازی در کشورهای نوظهور، راه‌ها و فرصت‌های جدیدی را برای تولید کنندگان اصلی تجهیزات (OEMها) باز کرده است. علاوه بر این، افزایش قدرت خرید جمعیت، تقاضا برای خودرو را افزایش داده است، که می‌تواند نیروی محرکه‌ای برای رشد بازار باتری های لیتیوم آهن فسفات باشد. منطقه آسیا و اقیانوسیه هم از نظر تولید باتری و هم از نظر تقاضا، حضور چشمگیری در صنعت باتری لیتیوم یون دارد.

برخی از شرکت‌های اصلی در بازار باتری‌های لیتیوم آهن فسفات عبارتند از شرکت BYD (چین)، شرکت فناوری محدود آمپرکس (ATL – چین)، شرکت Gotion (ایالات متحده)، CALB (چین)، و شرکت A123 Systems (ایالات متحده).

بر اساس نوع، وسایل متحرک بزرگترین سهم بازار باتری های لیتیوم آهن فسفات را در سال 2020 به خود اختصاص داد. طبق تحلیل بازار باتری‌های لیتیوم آهن فسفات، بر اساس ظرفیت، باتری‌هایی با ظرفیت بین 100001-540000 میلی آمپر ساعت بیشترین سهم بازار را در سال 2020 به خود اختصاص داد. بر اساس کاربرد، نیز بخش خودرو بیشترین سهم بازار را در سال 2020 به خود اختصاص داد.

انتظار می‌رود باتری‌هایی با ظرفیت 50001 تا 100000 میلی‌آمپر ساعت در طول دوره پیش‌بینی‌شده با بالاترین CAGR رشد کنند. این باتری‌ها در صنایعی استفاده می‌شوند که به ظرفیت توان بالا نیاز دارند. کاربردهای اصلی شامل خودروهای برقی، HEVهای پلاگین، منبع تغذیه بدون وقفه، ذخیره انرژی باد، ربات برقی، ماشین چمن‌زنی الکتریکی، ذخیره انرژی خورشیدی، جاروبرقی، گاری گلف، مخابرات، دریایی، دفاعی، سیار و ماشین آلات زمینی است. انواع باتری‌های ساخته شده برای چنین کاربردهای پرقدرتی شامل فسفات آهن لیتیوم، اکسید لیتیوم منگنز، اکسید لیتیوم تیتانیوم و نیکل منگنز کبالت است.

این گزارش بازار باتری‌های فسفات آهن لیتیوم را بر اساس ولتاژ به سه بخش تقسیم می‌کند: کم (زیر 12 ولت)، متوسط (12 تا 36 ولت) و زیاد (بالاتر از 36 ولت). انتظار می‌رود که باتری ولتاژ بالا بالاترین رشد را در طول دوره پیش بینی داشته باشد. این باتری‌های ولتاژ بالا برای تامین انرژی وسایل نقلیه الکتریکی سنگین، کاربردهای صنعتی، پشتیبان برق، HEVها، سیستم‌های ذخیره انرژی، سیستم‌های برق اضطراری، ریزشبکه‌ها، قایق‌ها، برنامه‌های نظامی و دریایی استفاده می‌شوند.

باتری‌ها نمی توانند از یک سلول ساخته شوند و از این رو به یک ماژول و گاهی اوقات مجموعه‌ای از ماژول‌ها، قفسه‌های برق، کانتینرهای برق و موارد دیگر نیاز دارند. این نوع سیستم‌ها را می‌توان با استفاده از باتری‌های اکسید لیتیوم منگنز، لیتیوم آهن فسفات، نیکل منگنز کبالت و اکسید لیتیوم تیتانیوم ساخت. انتظار می‌رود افزایش نگرانی‌های مربوط به پایداری باتری و انتقال متعاقب آن به سمت استفاده از خودروهای برقی بر پذیرش این باتری‌ها تأثیر بگذارد و در نتیجه تقاضا را افزایش دهد.

افزایش اخیر قیمت کالاها وابستگی باتری‌ها به مواد خام را برجسته کرده است. باتری‌های لیتیوم یون دارای دو الکترود هستند: آند و کاتد. در خودروهای الکتریکی، در کاتد غالبا از لیتیوم نیکل منگنز کبالت (NMC) و لیتیوم آهن فسفات (LFP) استفاده می‌شود در پنج سال گذشته، اکثر کارشناسان باتری انتظار داشتند که قیمت سلول‌های NMC رشد کرده و سلول‌های LFP از این نظر بتوانند با آن‌ها رقابت کنند. نکته مهمی که باید از نقطه نظر رقابتی تماشا کرد، سرعتی است که خودروسازان به سمت باتری‌های LFP روی می‌آورند در حالی که محدوده مورد نیاز مصرف‌کنندگان را برآورده می‌کنند. سازندگان خودرو با راندمان بالاتری باید بتوانند به باتری‌های LFP روی آورند و هزاران دلار در هر خودرو صرفه‌جویی کنند. در نتیجه می‌توان گفت، امروزه به این دلیل که باتری‌ها LFP ارزان‌تر هستند و نسبت به باتری‌های NMC قیمت کمتری دارند بنابراین در بازار سهم خواهند داشت.

دلیل افزایش سهم آهسته خودروهای برقی مبتنی بر LFP، برتری بین چگالی انرژی و هزینه است. یک EV با باتری‌های LFP هزینه کمتری دارد اما برد کمتری نسبت به همان EV با باتری‌های NMC ارائه می‌دهد. برد حرکت یکی از مهم‌ترین عوامل در خرید مصرف کننده EV بوده است، به همین دلیل است که سازندگان خودروهای برقی مبتنی بر NMC روی سلول‌های متراکم با انرژی بیشتر تمرکز کرده و آن‌ها را توسعه داده‌اند.

به دو دلیل، باتری‌های NMC سهم خود را نسبت به باتری‌های LFP از دست می‌دهند: نیکل و کبالت به گلوگاه‌هایی برای تولید باتری NMC تبدیل شده‌اند، و راندمان EVها به اندازه کافی بهبود یافته است تا با استفاده از باتری‌های LFP با چگالی انرژی کمتر نیز بتوان برد مورد نیاز مصرف‌کنندگان را برآورده کرد.