大约在十五年前，锂是新兴的热门技术 终于进入了消费市场。制造商很少，价格也很高。然后来了繁荣期。突然间，每个人都有了锂电池，"LiFePO4"这个缩写词开始在可再生能源储存行业的在线文章、YouTube视频和电子邮件活动中大量出现，尽管这个缩写词经常被错误地发音。产品选项迅速增加，并不是所有的产品都很好。
现在我们已经进入了一个关税复杂、竞争激烈、新技术令人兴奋的时代。随着锂作为能源储存市场中一个成熟的领域已经成熟，非锂离子电池技术也出现了有趣的发展。
如果你正在阅读这个内容，你的浏览器历史记录中可能充满了关于能源储存技术的评论、产品拆解、价格比较、维基文章、抱怨，甚至还有其他什么内容。这是一个信息量巨大的世界——但也是混乱的，有复杂的营销，甚至还有阴谋论。到目前为止，你可能已经开始探索除了 锂之外的其他选择。你在寻找可能与磷酸铁锂电池性能相当，但又能满足不同需求的替代品：更长的使用寿命、更好的安全性、低温性能、可靠性、更低的成本、特定的原产国，或者完全不同的东西。或者也许你只是被下一次大事件的前沿所吸引？无论你的原因是什么，你一直在研究替代电池选项。
有哪些可行的磷酸铁锂替代品？
随着我们对良好能源储存的需求变得更为迫切，许多新技术以及一些旧技术都重新引起了人们的兴趣。让我们来探讨其中的一些技术（除非另有说明，我们将与LiFePO4进行比较）：
锂离子 (LiFePO4)
让我们从这里开始，因为这是家庭储能市场（以及电动汽车、移动设备等）中占主导地位的技术，并且我们将用它来比较其他技术。它具有很大的能量密度、长寿命、技术成熟；它有很多优势。但由于制造过程和政治问题、电池火灾的故事、以及大量的讨论和错误信息的存在，它也备受争议——虽然有时是合理的，但这也可以说是它受欢迎的诅咒。它不是最新的技术，但也不是最老的技术，它首次出现在1990年代末和2000年代初。当主要制造商开始在各种应用中使用它时，它就跳到了前台。从城市公交车、大型储能设施、电动汽车到住宅储能市场，一切都出现在2010年代初。它迅速发展成为智能手机和其他手持电子设备等更为常见的设备。
优点
- 长寿命（8000-10000+次循环不罕见；在移动和海事等较重使用情况下，寿命超过4000+次）
- 比其他奇异选项的材料成本更低——特别是不需要钴或镍
- 在0%–100%的任何SOC下稳定
- 能量密度（140–160kWh/kg）
- 固体连续充放电率
- 高连续充电/放电率
- 低自放电率（±2%/月）
- 技术成熟度
缺点
- 有限的峰值输出（但在发动机启动电池和其他 1 秒内负载方面，FLA 仍然胜出）
- 低温性能较低（不喜欢在冰点以下充电或在0°F以下放电）
- 复杂的供应动态（大多数磷酸铁锂制造集中在华——需要指出的是，其他化学物质也是如此。)
FLA（铅酸）
经过验证的经典储能技术。在1802年那个卑微的土豆之后，这是最早广泛使用的电池技术之一，随着汽车的发明而进入更广阔的世界。它成为铁路、电报/电话系统以及甚至一些19世纪末期的“电动汽车”等工业领域能源储存的支柱。
优点
- 低成本
- 简单
- 可靠
- 高峰值输出
- 技术成熟度
- 可用性
缺点
- 重
- 低连续充电/放电率
- 高维护
- 有限的SOC%
- 寿命短
- 自放电率（每月5%+）
钠离子
与今天的锂离子电池并行的技术，这些电池使用钠（谁会想到？）而不是锂。这是近年来引起热议的另一项新技术，尤其是因为全球电动汽车市场的一些玩家已经开始将它们作为锂的环保替代品使用。这些技术仍然非常新颖，随着技术的发展，它们在广泛的市场中成为真正的选择还需要几年时间，并且需要进一步发展。
优点
- 低成本材料
- 环保（这种化学的无钴版本很常见）
- 化学和热稳定—能够在低温和高温下安全运行
缺点
- 低能量密度（约为磷酸铁锂的一半）
- 较低电压，电压范围在0%到100%之间
- 在低温下性能较慢（尽管它们在低温下工作，但工作效率不高）
- 自放电率（±3%/月）
NMC/镍钴铝
NMC 电池（以及后来更先进的 NCA）旨在更高的能量密度和减少对钴的依赖，因为供应问题出现。虽然这种电池类型很独特，但随着特斯拉 Model S 的使用，它在全球范围内获得了知名度，Model S 使用了 NCA 电池，并帮助将其确立为长续航电动汽车中最常见的化学物质之一。
优点
- 高能量密度
- 高放电容量（适用于加速电动汽车）
- 长寿命（尽管不如磷酸铁锂长）
缺点
- 热不稳定
- 偏好的状态荷电（低于90%）以延长寿命
- 每千瓦时成本更高且制造难度更大
- 每月自放电率为±4%
LTO (钛酸锂)
LTO最早在20世纪90年代出现在实验室中，整个2000年代只有特定用途。这种电池技术仍然“在视线内”。虽然它存在，但由于缺点未能广泛普及。你主要会在大型商业车辆中看到它，它可能扩展到能源密度要求较低的实用级存储。值得留意，但大规模普及可能还需要数年。
优点
- 难以置信的长寿命（20,000–30,000+ 次循环似乎有可能）
- 非常快的充电和放电
- 高度热稳定
- 每月自动放电率±1%
- 冷热耐受（-25°F至140°F）
缺点
- 低能量密度（约等于LiFePO4的一半kWh/kg）
- 更昂贵的——钛不是便宜的
- 每个电池单元使用当前技术的较低电压
液流电池（钒液流电池、铁流电池等）
液流电池是较早的技术——至少在我们快速发展的电池市场标准下是这样——最早在20世纪40年代出现。它们在90年代变得更加普遍，当时电网和公用事业项目开始使用它们。然而，它们是消费者和住宅市场中使用最少的电池之一，因为它们的特性最适合商业和工业用途。
优点
- 可扩展的
- 非常长的使用寿命（20,000+ 次循环）
- 在广泛的温度范围内非常安全和稳定
- 出色的自放电率（每月小于1%）
缺点
- 非常低的能量密度
- 实施成本高（设备复杂且规模大）
- 较低的往返效率
锌基（锌溴、锌空气、锌离子等）
另一种较早的电池技术是基于锌的电池，它们最早被用于电报系统和早期的手电筒。在现代LiFePO4电池的研究过程中，它们也曾经被用于能量存储研究，但从未完全匹配其性能，一直保持着相当 niche的地位。然而，在某些特定情况下，它们是一个不错的选择，并且有一些显著的优势。
优点
- 非常实惠
- 安全且更环保
- 相当高的能量密度（某些版本，如锌空气电池，甚至比锂电池的能量密度更高）
- 每月自放电率为±2%
缺点
- 大多数可充电类型具有更低的能源密度（锌溴、锌离子等）。
- 高密度版本是不可充电的（锌空气）
- 低输出功率
那又怎样—所以呢？
好点子。这是一大堆信息，很难确定什么是“更好”或“更糟”。答案取决于您的具体应用。这些技术在所有情况下都没有明确的优势——它们都有其适用场景。我们建议如下：
离网:
- LiFePO4：出色的性价比、能量密度、可获得性和使用寿命。这是最广泛可用的选项，已经存在足够长的时间来证明其能力，并且在短时间内不太可能被超越。
- 钠离子：在3-5年内值得关注。
- LTO：五年后再来查看。
移动系统（厢式车、房车、船用设备）：
- LiFePO4：每千克每美元的最佳容量，并且最易获得。寒冷天气操作需要一些计划，但如果你感到舒适，你的电池也会感到舒适。
住宅用电池储能系统：
- LiFePO4：在容量、成本和供应方面是一个强有力的选择。
- 钠离子：可能需要几年时间。能源密度的灵活性可能会使这值得考虑。
C&I BESS:
- LiFePO4：容量、成本、可用性。
- 钠离子：早期版本在这些系统中变得可行。仍在开发中，但可能很快成为一种选择。
- 流程：如果您有空间、专业知识和前期资金，这是一个很好的选择。
电信系统：
- LiFePO4：容量、成本、供应量——难以超越。
- 钠离子：适用于有可用空间的较大区域。不太适合紧凑型的偏远站点，因为它们的占地面积有限。
- 锌基：锌空气选项非常适合小型系统且输出较低。它们不可充电，但价格实惠、可靠且在低电力需求和100%正常运行要求的情况下具有成本效益。当与其他系统结合时，它们提供了有趣的机会。
安全拖车 / 报警系统 / 现场监控:
- LiFePO4：见上文。
- 钠离子电池：在某些寒冷天气应用中可能足够坚固，但能量密度较低。该技术仍在开发中，缺乏成熟的记录，但可能适用于特定应用。
- 锌基：适合对电力需求极低、使用寿命长和需要100%正常运行时间的系统。特别适用于报警系统。
公用事业规模：
- LiFePO4：见上文。
- 钠离子：低能量密度在这里不是问题。电压更加灵活，可以进行规划。
- 流程：已经在许多实用存储应用中使用。复杂性不是障碍，有可用空间，并且好处众多。
电动汽车：
- NMC / NCA：在对能量密度有严格要求的性能方面，这种化学物质表现非常出色。但它存在一些与热相关的安全问题，但其优势是显著的。
- LiFePO4：在能量密度、成本和性能之间取得了良好的平衡。
机器人技术等:
- LiFePO4：见上文。
- NMC / NCA: 适合需要大量电力的小型封装高性能应用，能够瞬间提供。
启动发动机或其他高“CCA”类型的应用：
- FLA：仍然是在12V或24V系统中启动冷燃烧发动机或其他短暂、高输出设备的最佳选择（看看你，400A+ Class-A房车调平系统）。
- LiFePO4：目前应用有限。虽然一些“入门级”锂电池存在，但它们对充电交流发电机构成风险。
结论
锂（LiFePO4）将在一段时间内保持主导地位。它具有灵活性，适用于多种应用，技术优势明显，最重要的是，它目前是 非常可用且有能力的。其他电池正在兴起，有些电池在特定应用中表现更好，但没有一种能与锂提供的广泛优势相媲美，尤其是在消费类应用中。关注替代方案，但要再等几年再深入使用。如果你有一个具体的项目，请直接联系我们。想了解更多关于不断变化的锂景观点，请查看我们的文章。