LFP

LFP (Lithium Iron Phosphate, fosforan litowo-żelazowy) to rodzaj ogniwa litowo-jonowego, w którym katodę buduje związek litu, żelaza i fosforu zamiast tlenków niklu, manganu i kobaltu. To pozornie drobna zmiana chemiczna, która przesądziła o kształcie całego rynku samochodów elektrycznych. Ogniwa LFP odpowiadają dziś za ponad połowę światowej produkcji baterii trakcyjnych, a w Chinach za około dwie trzecie.

LFP kontra NMC i pozostałe chemie

Cecha	LFP	NMC (811)	LMFP	Sodowo-jonowe
Gęstość energii ogniwa	150–190 Wh/kg	200–280 Wh/kg	180–230 Wh/kg	ok. 120–175 Wh/kg
Trwałość (cykle do 80% pojemności)	3000–6000	1000–2000	ok. 3000	3000–5000
Początek rozbiegu termicznego	ok. 270 °C	ok. 210 °C	ok. 250 °C	wysoki
Kobalt i nikiel w katodzie	nie	tak	nie	nie
Praca w mrozie	słabsza	lepsza	pośrednia	najlepsza
Koszt za kWh	najniższy	najwyższy	niski	niski

Rozbieg termiczny (thermal runaway) to samopodtrzymująca się reakcja, w której uszkodzone ogniwo samo się rozgrzewa aż do zapłonu. Różnica sześćdziesięciu stopni w progu jej rozpoczęcia jest powodem, dla którego LFP uchodzi za chemię bezpieczniejszą. Nie znaczy to, że bateria LFP nie może się zapalić, tylko że trzeba do tego znacznie więcej.

Dlaczego LFP wygrało w Chinach

Złożyły się trzy rzeczy. Po pierwsze cena: brak kobaltu i niklu zdejmuje z rachunku dwa najdroższe i najbardziej niestabilne cenowo surowce. Po drugie trwałość: bateria wytrzymująca kilka tysięcy cykli przeżyje samochód, co ma znaczenie przy autach flotowych i taksówkach, na których chiński rynek EV się zbudował. Po trzecie konstrukcja.

Największą wadą LFP jest niższa gęstość energii, czyli przy tej samej pojemności bateria jest cięższa i większa. Chińscy producenci nadrobili to nie chemią, tylko sposobem układania ogniw. Technika cell-to-pack rezygnuje z pośredniego poziomu modułów i wkłada ogniwa wprost w obudowę pakietu. Odzyskana przestrzeń w dużej mierze kasuje przewagę NMC na poziomie całej baterii, mimo że na poziomie pojedynczego ogniwa nic się nie zmienia.

Blade Battery

Blade Battery to wersja tego pomysłu opracowana przez BYD i pokazana w 2020 roku. Ogniwa mają postać długich, płaskich pasków o długości bliskiej metra, ułożonych obok siebie jak ostrza w pakiecie, który sam jest elementem nośnym podłogi auta. Efektem jest wzrost wykorzystania objętości pakietu o około połowę wobec klasycznego układu modułowego.

BYD rozpropagował przy tej okazji test przebicia gwoździem: ogniwo przebite metalowym prętem ma nie zapalić się ani nie wybuchnąć. Blade trafił do całej gamy marki, od najtańszych modeli po hybrydy DM-i.

Zima w Polsce

To jest praktycznie najważniejsza część tego hasła. LFP traci w mrozie więcej niż NMC, a polska zima nie jest scenariuszem marginalnym.

Temperatura otoczenia	LFP, orientacyjny zasięg	NMC, orientacyjny zasięg
+20 °C	100%	100%
0 °C	ok. 80%	ok. 85%
−10 °C	ok. 65%	ok. 75%
−20 °C	ok. 50–55%	ok. 65%

Do tego dochodzą trzy zjawiska, o których cenniki nie wspominają.

Ładowanie zimnej baterii prądem stałym jest mocno ograniczone. Zanim ogniwa osiągną kilkanaście stopni, ładowarka poda ułamek swojej mocy. Auta z funkcją wstępnego ogrzewania baterii, uruchamianą automatycznie po wskazaniu ładowarki w nawigacji, radzą sobie z tym znacznie lepiej.

Charakterystyka napięcia LFP jest płaska. Przez większość zakresu naładowania napięcie prawie się nie zmienia, więc sterownik ma mniej informacji do oszacowania rzeczywistego stanu naładowania. Stąd znany właścicielom efekt gwałtownego spadku wskazania na końcu zakresu.

Z tego samego powodu producenci aut z LFP zalecają regularne ładowanie do pełna, zwykle raz w tygodniu. To odwrotność zalecenia dla NMC, gdzie na co dzień lepiej zatrzymać się na 80%. Pełne naładowanie LFP kalibruje sterownik i nie szkodzi ogniwom.

Kto stosuje LFP

Cała gama BYD, wraz z hybrydami. Podstawowe wersje wielu modeli innych marek, przy czym wersje o dużym zasięgu z reguły dostają NMC. Taki podział widać w cennikach jako para Standard Range i Long Range: krótszy zasięg zwykle oznacza tańszą i trwalszą chemię, dłuższy droższą i lżejszą.

Największym dostawcą ogniw LFP jest CATL, drugim BYD, który produkuje je na własne potrzeby i sprzedaje innym markom.

Co z tego wynika przy zakupie

Wybór między wersją Standard i Long Range to nie tylko wybór zasięgu, ale i chemii. Jeśli auto ma jeździć głównie po mieście i na krótkich trasach, wersja LFP jest tańsza, trwalsza i mniej wrażliwa na ładowanie do pełna. Jeśli auto ma regularnie pokonywać kilkusetkilometrowe trasy zimą, przewaga NMC jest realna.

Przy autach używanych trwałość LFP działa na korzyść kupującego: pakiet po kilkuset cyklach jest w praktyce w połowie swojego życia, a nie na jego końcu.

Osobno warto sprawdzić, czy podawany zasięg pochodzi z homologacji europejskiej, czy z chińskiego cyklu pomiarowego. Różnicę tłumaczy hasło CLTC vs WLTP.

Drugie życie i recykling

Trwałość LFP ma jeszcze jeden skutek, który dopiero zaczyna być widoczny. Pakiet, który po kilkuset cyklach w samochodzie zachowuje ponad 90 procent pojemności, nadaje się do zastosowań stacjonarnych: magazynów energii przy instalacjach fotowoltaicznych, buforów dla ładowarek, zasilania awaryjnego. Rynek takich ogniw z drugiej ręki dopiero się w Polsce tworzy.

Recykling LFP jest przy tym trudniejszy ekonomicznie niż NMC. Paradoksalnie dlatego, że brak kobaltu i niklu odbiera odzyskanym surowcom większość wartości. Odzysk litu, żelaza i fosforu opłaca się gorzej, więc regulacje unijne dotyczące minimalnych poziomów recyklingu mają dla tej chemii większe znaczenie niż rachunek rynkowy.