什么是三元電池，三元電池而支持磷酸鐵鋰電池發(fā)展？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-29 12:11
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1、“人造三元風”不是因技術優(yōu)勢自然形成的，而是片面追求純電動長里程政策引導的結果。
2、工信部曾一度放話，要求暫停使用三元鋰離子電池，但在強大的三元“隊伍”的強烈呼吁下最終不得不作出妥協(xié)。
3、電動汽車必須把安全性放在第一位。
4、純電動汽車未必是最終目標，未來車輛的主力是增程式電動車。
磷酸鐵鋰電池的全名是磷酸鐵鋰鋰離子電池，這名字太長，簡稱為磷酸鐵鋰電池。由于它的性能特別適于作動力方面的應用，則在名稱中加入“動力”兩字，即磷酸鐵鋰動力電池。也有人把它稱為“鋰鐵(LiFe)動力電池”。
意義
截止本人增補此詞條(2013年4月24日)，金屬交易市場，鈷(Co)最貴，并且存儲量不多，鎳(Ni)、錳(Mn)較便宜，而鐵(Fe)最便宜。正極材料的價格也與這些金屬的價格行情一致。因此，采用LiFePO4正極材料做成的鋰離子電池應是最便宜的。它的另一個特點是對環(huán)境無污染。
作為充電電池的要求是：容量高、輸出電壓高、良好的充放電循環(huán)性能、輸出電壓穩(wěn)定、能大電流充放電、電化學穩(wěn)定性能、使用中安全(不會因過充電、過放電及短路等操作不當而引起燃燒或爆炸)、工作溫度范圍寬、無毒或少毒、對環(huán)境無污染。采用LiFePO4作正極的磷酸鐵鋰電池在這些性能要求上都不錯，特別在大放電率放電(5～10C放電)、放電電壓平穩(wěn)上、安全上(不燃燒、不爆炸)、壽命上(循環(huán)次數)、對環(huán)境無污染上，它是最好的，是目前最好的大電流輸出動力電池。
結構與工作原理
LiFePO4電池的內部結構如圖1所示。左邊是橄欖石結構的LiFePO4作為電池的正極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負極隔開，但鋰離子Li+可以通過而電子e-不能通過，右邊是由碳(石墨)組成的電池負極，由銅箔與電池的負極連接。電池的上下端之間是電池的電解質，電池由金屬外殼密閉封裝。
LiFePO4電池在充電時，正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負極遷移;在放電過程中，負極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的。
主要性能
LiFePO4電池的標稱電壓是3.2V、終止充電電壓是3.6V、終止放電壓是2.0V。由于各個生產廠家采用的正、負極材料、電解質材料的質量及工藝不同，其性能上會有些差異。例如同一種型號(同一種封裝的標準電池)，其電池的容量有較大差別(10%～20%)。
磷酸鐵鋰動力電池主要性能列于表1。為了與其他可充電電池的相比較，也在表中列出其他種類可充電電池性能。這里要說明的是，不同工廠生產的磷酸鐵鋰動力電池在各項性能參數上會有一些差別;另外，有一些電池性能未列入，如電池內阻、自放電率、充放電溫度等。
磷酸鐵鋰動力電池的容量有較大差別，可以分成三類：小型的零點幾到幾毫安時、中型的幾十毫安時、大型的幾百毫安時。不同類型電池的同類參數也有一些差異。這里再介紹一種目前應用較廣的小型標準圓柱形封裝的磷酸鐵鋰動力電池的參數。其外廓尺寸：直徑為18mm、高650mm(型號為18650)，其參數性能如表2所示。
過放電到零電壓試驗
采用STL18650(1100mAh)的磷酸鐵鋰動力電池做過放電到零電壓試驗。試驗條件：用0.5C充電率將1100mAh的STL18650電池充滿，然后用1.0C放電率放電到電池電壓為0C。再將放到0V的電池分兩組：一組存放7天，另一組存放30天;存放到期后再用0.5C充電率充滿，然后用1.0C放電。最后比較兩種零電壓存放期不同的差別。
試驗的結果是，零電壓存放7天后電池無泄漏，性能良好，容量為100%;存放30天后，無泄漏、性能良好，容量為98%;存放30天后的電池再做3次充放電循環(huán)，容量又恢復到100%。
這試驗說明該電池 即使出現過放電(甚至到0V)，并存放一定時間，電池也不泄漏、損壞。這是其他種類鋰離子電池不具有的特性。
中國的新能源汽車市場可說發(fā)展的越來越快，之所以發(fā)展快速，很大部分原因離不開國家對新能源汽車的補貼政策，在政府的大力支持下，新能源汽車快速前進，車企對“續(xù)航里程”的追求也越來越高，新能源汽車的核心部件“電池”也是“優(yōu)勝劣汰”，三元鋰電池逐漸被新能源汽車廣泛應用。
但是隨著2018年補貼政策大幅度下調，以前常被應用的磷酸鐵鋰電池能否重新取代三元鋰電池，成為新能源汽車的“寵兒”呢？筆者認為可能性較小，但是至少在大型客車和公共交通方面，磷酸鐵鋰電池依然會被廣泛應用。
在目前市場上，大多數新能源汽車主要使用的是三元鋰電池，磷酸鐵鋰電池，錳酸鋰電池。那么相比之下，磷酸鐵鋰電池有什么優(yōu)勢能夠支持它逆襲呢？
三元鋰電池
三元鋰電池的優(yōu)勢是能量密度高，循環(huán)性能好，續(xù)航里程大，比較適合未來新能源汽車電池的發(fā)展趨勢，而且適合北方天氣，低溫環(huán)境下電池更加穩(wěn)定。不過它最大的劣勢就是三元鋰材料不穩(wěn)定，容易在200度左右發(fā)生分解，并且在高溫環(huán)境下電解液會迅速燃燒，發(fā)生連鎖反應，這也是為什么現在有些新能源汽車發(fā)生碰撞后容易自然的原因。
但是對于很多消費者來說，現在新能源汽車的續(xù)航里程仍然是它們所擔心的一個問題，所以不管有沒有補貼，消費者都是希望電動汽車的續(xù)航里程能夠更長，反之，汽車廠商不管有沒有補貼肯定也希望自己的電動汽車續(xù)航里程能夠越大越好，畢竟這樣消費者才會買單，所以這時候三元鋰電池的優(yōu)勢就很重要了，這也是為什么很多廠商愿意選擇三元鋰電池的原因。
磷酸鐵鋰電池
磷酸鐵鋰電池的最大優(yōu)勢就是安全穩(wěn)定性。它是目前最安全的鋰離子電池正極材料，而且循環(huán)使用壽命可達2000次以上，比三元鋰電池壽命更長。但是它的劣勢就是能量密度低，而且耐低溫性能較差，在低溫環(huán)境下工作不僅壽命低，放電效率也低。此外體積大，較重，會占用車內大量空間。所以這種安全性較高但是能量密度較低的電池一般應用于公共交通方面。不過對于家用車來說現在一般較少采用。
錳酸鋰電池
錳酸鋰電池是前兩年比較主流的動力電池，但是隨著對續(xù)航里程的追求，現在也漸漸被三元鋰電池所超越。錳酸鋰電池在這三種電池中價格最便宜，工作電壓高，倍率性能好，低溫工作性能好，缺點是能量密度較低，使用壽命一般，尤其是高溫循環(huán)性能差，而安全穩(wěn)定性則是三者中的中等水平。
就目前新能源市場上主要使用的三種電池比較來看，就憑續(xù)航里程這一點，三元鋰電池就牢牢占據榜首。而且就算是在現階段補貼下降的情況下，三元鋰電池在能量密度上也占據很大優(yōu)勢。不過從安全性上來看，磷酸鐵鋰電池在今后還是有很大發(fā)展空間的，不過前提還是在解決了里程問題之后，畢竟目前消費者對于電動汽車的續(xù)航里程追求更大，所以磷酸鐵鋰電池想借補貼退坡逆襲可能性較小。
