美国两大汽车巨头——福特汽车与通用汽车,正各自加速研发一种被工程师称为“西方世界的磷酸铁锂(LFP)”的新型电池,试图摆脱中国在电动汽车电池领域绝对控制权。
长期以来,美国汽车制造商在电动化转型中步履维艰,其背后最大的掣肘便是电池。从原材料到成品,中国在全球电池供应链中占据着近乎垄断的地位。
根据国际能源署(IEA)的数据,全球约85%的电池电芯在中国生产,65%的镍和75%的钴由中国精炼。在成本更低的磷酸铁锂(LFP)电池领域,中国的优势更为绝对——2024年,在欧美市场销售的搭载LFP电池的电动汽车,其电池几乎全部来自中国。
LFP与NMC电池的采用情况。
这种高度依赖不仅带来了成本压力,更让美国车企在面对不确定的关税和政策时,供应链安全岌岌可危。福特与通用汽车意识到,要真正主导自己的电动化未来,必须开辟一条新的道路。
破局之路:富锰锂(LMR)电池登场
这条新路的答案,就是富锂锰(Lithium Manganese-Rich, LMR)电池。
与主流的镍钴锰(NMC)电池相比,LMR电池大幅增加了“锰”的比例,减少了对昂贵的镍和钴的依赖。锰元素储量丰富、成本低廉且更易开采。
通用和福特相信,LMR技术能够在控制成本的同时,不牺牲续航和性能,从而制造出更具市场竞争力的电动汽车。
通用的雄心:打造“改变游戏规则”的卡车电池
在底特律北部的通用汽车全球技术中心,一尘不染的绝密实验室内,研发人员正像餐厅主厨一样“烹饪”着未来的电池。一位工程师笑称,黑色的电极浆料在搅拌机里被调成“蜂蜜般的质地”,然后像烤饼干一样被涂抹在金属薄片上烘烤。
这是一种由正极活性材料、粘结剂和溶剂混合而成的湿法浆料,它将用于构成电池电芯中负责储存能量的部分。
经过五年研发,通用汽车已成功制造出首批车规级LMR电芯。通用汽车宣称,其LMR电池的能量密度将比目前的LFP电池高出33%,而成本却不相上下。
通用汽车计划将LMR电池设计成方形(Prismatic),这种形态能让电池包的零部件数量减少50%,整车减重数百磅。更具吸引力的是,搭载这种电池的通用全尺寸SUV和皮卡,预计续航里程将超过400英里(约644公里)。
通用LMR方形电芯。
“这将是改变电动卡车游戏规则的电池。”通用汽车电池副总裁库尔特·凯尔蒂(Kurt Kelty)表示。凯尔蒂曾在特斯拉工作15年,深知本土化生产的重要性。他回忆道:“当年我们从日本进口电池,它们在海上漂泊三四周,你还没收到货就得付钱,这种感觉糟透了。而且一旦发现质量问题,整批库存都得作废。”
为了确保供应链安全,通用已向锰供应商Element 25提供了8500万美元贷款,支持其在美国建立首个电池级锰加工厂,处理从澳大利亚开采的矿产。
通用汽车已与韩国LG新能源开展合作,目标是在2028年初,率先将LMR电池搭载于一款量产皮卡上。
福特的LMR攻坚战:替代高镍电池
在底特律的另一端,福特的LMR项目则更为低调和灵活。福特电气化工程总监查尔斯·潘(Charles Poon)将LMR技术定位为“西半球的LFP”,并组建了一支135人的精干团队,在福特的离子公园(Ion Park)研发中心进行攻坚。目前,福特已建成一条LMR电池的试点生产线。
福特LMR电芯涂覆工艺。
与通用瞄准大型车不同,福特计划将LMR电池用于成本更低的电动车型,其定位介于入门级的LFP电池(目前由宁德时代供应)和高端的NMC电池(由LG新能源供应)之间。
“成本是电动车普及的最大障碍之一。”潘说,“我们的目标不是为豪车开发,而是要替代目前大部分中高镍电池的市场。”
福特的工程师们已经克服了LMR技术的几大核心挑战,包括锰溶解导致的容量衰减、内部气体生成带来的安全隐患,以及高电压下的电池损耗问题。福特的目标是实现超过200 Wh/kg的能量密度,与目前主流的NMC电池相当。同时,福特表示LMR电池在电芯格式上非常灵活,无论是圆柱形还是软包形式都可以适配,充电速度也不受正极材料的限制。
两家公司都计划在本年代末(2028-2030年)将LMR电池推向市场,建立一个以锰为基础的本土化供应链。尽管前景可期,但这项新技术的成功仍面临两大关键变量:一是能否以可控的成本实现大规模量产,二是其最终性能和成本优势在几年后是否足以领先于其他迭代的电池技术。
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