リン酸鉄系リチウムイオン電池が80%のシェア。エネルギー密度が低いリン酸鉄系が優勢になっている理由とは

現在のEVの多くにリン酸鉄系のリチウム電池が使われている。エネルギー密度が低いことから、いずれ密度の高い三元系によって淘汰されると見られていたが、８割を占めると盛り返している。それには４つの大きな理由があるからだと大力財経が報じた。

盛り返すリン酸鉄系リチウム電池

電気自動車（BEV=Battery Electric Vehicle）に使われているリチウム電池は、リン酸鉄系（LFP=Lithium Iron Phosphate）と三元系（NMC=Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide）の2種類が主に使われている。

航続距離を伸ばすのに重要な特性であるエネルギー密度の点では、三元系が勝っているために、以前は最終的に三元系がBEVの電池の標準になると思われていた。しかし、2024年に中国で販売されたBEVの80％はリン酸鉄系であり、三元系はわずか19%でしかない。この2年ほどで、古く、淘汰されるとまで見られたリン酸鉄系が盛り返し、主流になってきている。むしろ、三元系の方が淘汰されかねない状況になっている。

世界市場では60％が三元系と優勢だが、じわじわとリン酸鉄系が伸びている状況だ。

▲リチウムイオン電池には三元系とリン酸鉄系の2種類がある。主な違いは正極に使われている材料だが、エネルギー密度の低いリン酸鉄系が広く使われている。

低コストのリン酸鉄系、長距離の三元系

例えば、テスラはリン酸鉄系と三元系をうまく使い分けている。Model YやModel 3などのエントリーモデルには低コストのリン酸鉄系を採用し、長距離モデルには三元系を採用している。

▲リン酸鉄系と三元系の特性の違い。それぞれに長所短所がある。しかし、エネルギー密度に関しては追いつき、低音性能に関してはバッテリーヒーターを用いることで、リン酸鉄系が主流になりつつある。

リン酸鉄系が盛り返してきた理由

中国でもエントリー車種にリン酸鉄系、長距離モデルに三元系を使うというのが常識だったが、ここ数年で、リン酸鉄系が勢力を伸ばしている。その理由は4つある。

１）エネルギー密度が追いついてきた。

リン酸鉄系のエネルギー密度は、以前は約90～160Wh/kg程度であり、三元系の約150～275Wh/kgと比べると大きく見劣りがした。つまり、同じ航続距離を実現しようとすると、リン酸鉄系では大量の電池を搭載しなければならない。このため、三元系搭載車に比べて車体が重くなるという欠点があった。

しかし、BYDや寧徳時代（CATL）などの技術改良により、リン酸鉄系でも200Wh/kgを突破するようになってきている。もはや、三元系との大きな差はなくなり、コストの安いリン酸鉄系が選ばれるようになってきている。

▲BYDや寧徳時代（CATL）は、技術開発を行い、リン酸鉄系であっても三元系に匹敵するエネルギー密度を達成している。

２）コストが圧倒的に安い

リン酸鉄系のコストは各社平均で374.44元/Whだが、三元系は486.96元/Whになる。バッテリーのコストはBEV車両のコストの40％以上を占めるため、リン酸鉄系を採用することで、車両価格を安く抑えることができる。

中国ではBEVの熾烈な価格競争が行われているため、多くのメーカーがリン酸鉄系を採用するようになっている。

３）寿命が長い

BEVの場合は、各社とも満充電の80%までしか充電できなくなった場合に、バッテリーの寿命がきたとして交換を推奨している。80%を切るまでの完全充放電サイクルは、リン酸鉄系では3000回程度だが、三元系では1500回程度になる。

これは、週に3回完全充電をするとして計算すると、リン酸鉄系では19.2年、三元系では9.6年ということになる。多くのBEVメーカーが「8年以内に80％を切ったら無償交換」という保証をつけている。リン酸鉄系では、この保証交換をすることはまずないが、三元系では5%程度が無償交換をすることになる。このアフターケアのコストも大きい。