磷酸铁锂和三元充电锂电池之争

大家好，小科来为大家解答以上问题。磷酸铁锂和三元充电锂电池之争这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

1、以TSLA为代表的公司率先采用三元锂离子电池，续航优势明显。

2、比亚迪一直是磷酸亚铁锂路线的代表和支持者，认为磷酸亚铁锂最安全。

3、迷你四驱相信陪伴了很多90后的童年，也是从那时开始我们才知道，电池不仅仅是一次性电池，还有充电电池。

4、00: 00后，遥控车成了他们的最爱，操控性和可玩性更高。

5、如今，‘兰博基尼’和‘法拉利’已经成为第十代汽车，使用的动力锂电池也从普通玩具的5号电池升级为可充电锂离子电池。

6、可以说电池无处不在，用途也越来越大。电池作为汽车的动力来源，不再是儿时的幻想，越来越多的新能源汽车上路也是如此。

7、但作为汽车的动力锂电池，其性能直接关系到整车的续航能力和安全性。

8、电池分类

9、电池有很多种，大致可以分为化学电池、物理电池和生物电池。

10、我们日常生活中常见的纽扣电池、5号电池、锂离子电池，都是化学电池。

11、电容器是物理电池，微生物电池是生物电池。

12、化学电池用于电动汽车，如镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池、燃料动力电池等。都属于这种类型。

13、从结构上看，又可以进一步分为蓄电池和燃料动力电池两大类。

14、当然，这里所说的电池并不是大家日常所说的车载电池，而是充电电池的统称，其中车辆上的铅酸电池只是其中的一个小类。

15、目前燃料电池的应用较少，所以不会发展。

16、六种锂离子电池

17、锂离子电池是现在电动车乃至大部分电子产品中最常用的电池类型。从1970年诞生至今，已经过去了近半个世纪。其优点是能量密度高，循环寿命长。

18、目前，根据不同的负极材料对锂离子电池进行分类很重要。由于负极材料对电池的能量密度影响很小，所以通过不断改进负极材料来提高电池的性能是很重要的。

19、市场上的电池材料最初有六种，分别是钛酸锂、钴酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂、镍钴锰和镍钴铝。

20、钛酸锂是一种用作负极材料的锂离子电池。它的能量密度很低，所以在电动车上显然不受欢迎。

21、而钴酸锂的能量密度相对较高，但寿命和耐高温性较差，多用于手机等数码设备。

22、锰酸锂成本低，稳定性好，但能量密度也比较低。

23、因此，从能量密度和安全性的综合角度来看，综合性能更好的磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池成为电动汽车动力锂电池的主流，但其自身特性存在显著差异。

24、电池能量密度

25、三元磷酸亚铁锂锂

26、评价电池性能最关键的指标是电池能量密度。电池能量密度的概念和其他物质一样，简单来说就是单位重量或单位体积的电池所含的电能。

27、比如两块同样大小和重量的矿石，一块杂质多，一块含量高，显然价值更高。

28、电池的能量密度与矿石的含量相同。在体积或重量相同的情况下，能量密度越高，供给的电能越多，电池寿命也就越长。增加电池的能量密度等于增加电池寿命。

29、磷酸铁锂电池(LFp)是以磷酸亚铁锂为正极材料的锂离子电池，而三元锂离子电池是以镍、钴为正极材料，以锰盐或铝盐稳定化学结构的锂离子电池。重要的是NCM(镍-钴-锰)和NCA(镍-钴-铝)。

30、由于化学特性，磷酸铁锂离子电池的电压平台较低

31、也就是说，在相同电池重量下，三元锂的能量密度是磷酸铁锂材料能量密度的1.7倍。

毫无疑问，在能量密度上三元锂离子电池优势明显，不过不同"配方"的三元锂离子电池它的能量密度也会有差异（镍、钴、锰/铝三者不同比例）。

TSLA使用的21700NCA三元锂离子电池电芯的能量密度高达260Wh/kg，是目前的量产电动汽车里最高的，它的镍钴铝比例为8:1.5:0.5，属于"高镍电池"。

在NCM电池中，按照镍钴锰三者含量的不同，可分为NCM111、NCM523、NCM622、NCM811（数字代表镍钴锰的比例）。

按照目前的对电池续航里程的要求，高镍的NCM811是重点突破方向。

36、因为随着镍元素含量的升高，三元正极材料的比容量逐渐升高，电芯的能量密度也会随之提高。

但是从表格来看，两种NCA811和NCM811中显然前者性能更优秀，那到底该走NCA路线，还是走NCM路线？

其实选择不难，镍钴铝电池对制作工艺要求高、成本高且技术掌握在日韩手中，另一方面容易在较高温度的情况下导致热失控。

镍钴锰电池的续航表现不如镍钴铝电池，但好处是含锰三元体系热稳定性更佳更为安全，所以国内重要研发镍钴锰电池。

安全性

磷酸铁锂三元锂

磷酸铁锂的热稳定性是目前车用锂离子电池中最好的，电热峰值大于350℃，当电池温度处于500-600℃高温时，其内部化学成分才开始分解。

三元锂离子电池的热稳定性较差，300℃左右就开始分解，因此对电池管理系统的要求非常高，要防过温保护装置和电池管理系统来保护电池的安全。

44、所以在高温条件，磷酸铁锂的安全性相对较高。

低温性能

三元锂磷酸铁锂

冬天电动汽车续航里程衰减已经是司空见惯了，磷酸铁锂离子电池的低温性能要劣于三元锂离子电池。

48、磷酸铁锂离子电池温度使用下限值-20℃，且低温环境下放电性能差，在0℃时的容量保持率约60～70%，-10℃时为40～55%，-20℃时为20～40%。

49、三元锂离子电池低温温度使用下限值-30℃，低温放电性能好，和磷酸铁锂离子电池相同低温条件下，冬季时里程衰减不到15%，明显高于磷酸铁锂离子电池。

当然，为了防止出现明显的里程衰减现象，大多数车辆现在都有相应的热管理来保证电动汽车冬季性能。

寿命

磷酸铁锂三元锂

电池寿命就是电池在多次完全充放电后的电量衰减，一般电动汽车电池充满后衰减到原有80%电量就代表电池该换了。

磷酸铁锂离子电池的完全充放电循环次数大于3500次后电量才会衰减到原有的80%。

55、也就是说假如每天充放电一次，磷酸铁锂离子电池也要将近10年才出现明显衰减现象。

而三元锂离子电池比磷酸铁锂离子电池寿命短一些，完全充放电循环大于2000次会开始出现衰减现象，也就是大概在6年的时间，当然通过电池管理和车辆电控系统也可以稍微延长一点电池寿命，但是也只能是稍加延缓。

当然，电动汽车电池是由多个单体电池串并而成，其工作状态类似木桶效应，一只木桶能盛多少水，并不取决于最长的那块木板，而是取决于最短的那块木板。

58、电池组类似，只有在电池性能高度一致时，寿命发挥才能接近单体电池的水平。

成本

三元锂磷酸铁锂

在电池成本上，磷酸铁锂离子电池也有巨大优势，它没有贵重金属（镍钴金属元素），所以在生产成本上较低。

三元锂离子电池使用了镍钴锰多种材料，并且高镍电池的生产要比较严格的工艺环境，目前成本比较高。

并且经过这几年的开发，作为关键材料锂、钴等金属资源开始吃紧，尤其是金属钴，它的价格一路飞涨，报价在20万元/吨以上。

64、而一吨电解镍的价格，目前也就11万出头。

65、所以也倒逼着电池公司往811路线，提升镍的含量，降低钴的含量，也能带来成本的降低。

镍氢电池

镍氢电池是目前除锂离子电池外另一种主流电动汽车动力锂电池，重要在上世纪90年代后逐渐发展开来，以丰田为代表的很多混合动力汽车都是采用这种电池，不过近年来它们也逐渐换用三元锂离子电池了。

镍氢电池的能量密度约为70-100Wh/kg，电池单体电压仅为1.2V，是锂离子电池的1/3，因此在需求电压一定的情况下，它的电池组体积会大一点。

另外相比锂离子电池，镍氢电池要更重视电池的充放电管理。

70、这是因为镍氢电池具有"记忆效应"，电池在循环充放电过程中容量会出现衰减，过度充电或放电，都会加剧电池的容量损耗。

所以镍氢电池的充放电区间会控制在总容量的一定百分比范围，防止过度充放电来降低容量衰减速度。

三元锂和磷酸铁锂之争

从电池能量密度、低温性能、安全性、使用寿命以及成本来看，磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池是各有优势，有点难分难解，也导致动力锂离子电池正极材料技术路线出现分化。

以TSLA为代表的公司最早采用三元锂离子电池，续航优势明显。

75、而比亚迪一直是磷酸铁锂路线的代表者和坚持者，认为磷酸铁锂安全性最好。

76、不过随着比亚迪从磷酸铁锂离子电池转变为三元锂离子电池来看，显然这两种电池路线的争论也已经落下了帷幕。

但是注意，乘用车采用三元锂离子电池并不代表磷酸铁锂离子电池就此淘汰，套用李想的一句话就是，磷酸铁锂属于大巴，三元锂电属于乘用车，固态电池属于未来。

78、审核

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