主流鋰電池之爭(zhēng)：磷酸鐵鋰與三元鋰電池的區(qū)別
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-03 15:00
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電動(dòng)汽車(chē)的三大核心零部件分別是電池，電機(jī)和電控，而電池是熱點(diǎn)中的熱點(diǎn)。究其原因，是因?yàn)殡姵丶夹g(shù)的革命，才是推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)取得質(zhì)的飛躍的根基。如何能研發(fā)出高能量密度，高安全性，高可靠性的“三高”動(dòng)力電池，則是未來(lái)數(shù)年電池行業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)。
什么是鋰電池和電池管理系統(tǒng)
眾所周知，現(xiàn)階段市場(chǎng)上應(yīng)用最為廣泛的動(dòng)力電池主要是鋰離子電池。所謂鋰離子電池， 其實(shí)就是鋰離子在正負(fù)極之間移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)充電與放電。單體鋰離子電池（例如大家的充電寶里頭一般有幾塊），主要由正極材料，負(fù)極材料，隔膜，電解液等幾大主要部分組成。依據(jù)電解質(zhì)的不同，鋰離子電池又分為液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)鋰電池和聚合鋰電池，而前者，正是我們俗稱(chēng)為“鋰電池”。
眾人拾柴火焰高，三股麻繩擰斷難。要驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，僅僅單體電池是不夠的。單體電池（cell）組成電池模塊（module），電池模塊最終組成電池包（pack），才能為電動(dòng)汽車(chē)提供足夠動(dòng)力。一大批單體電池聯(lián)在一起以后，就要考慮電池包的冷卻協(xié)同充放電等等問(wèn)題。電池管理系統(tǒng)（BMS），便是管理所有單體電池的應(yīng)用，一個(gè)好的BMS，關(guān)乎電池包的穩(wěn)定與安全，也同樣決定著電池包的效能能否得到最大程度的發(fā)揮。
電池管理系統(tǒng)，是測(cè)量和控制整個(gè)電池包，對(duì)整個(gè)電池系統(tǒng)地參數(shù)進(jìn)行管理，使整個(gè)電池包能夠安全，穩(wěn)定，高效的工作。一般而言，BMS監(jiān)控單體，電池模組，以及整個(gè)電池包的電壓，電流以及電池表面溫度。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，BMS估算電池的剩余電量，并借此推測(cè)電動(dòng)車(chē)的純電行駛里程；同時(shí)，BMS也會(huì)衡量電池表面的溫度，以決定是否開(kāi)啟電池包冷卻系統(tǒng)。BMS通過(guò)CAN總線與電動(dòng)汽車(chē)控制單元進(jìn)行信息交互，駕駛者也通過(guò)中控臺(tái)顯示讀取到動(dòng)力電池部分的相關(guān)信息。
主流鋰電池方向之爭(zhēng)
提到電動(dòng)汽車(chē)的鋰電池，最耳熟能詳?shù)膽?yīng)該是比亞迪的鐵電池，和特斯拉的手機(jī)鋰電池。鐵電池即磷酸鐵鋰電池（LFP），手機(jī)鋰電池多為鎳鈷鋁酸鋰電池（NCA），還有一種非常有前途的三元鋰電池（NCM）。它們是由于正極材料不同，所以名字各不相同。
磷酸鐵鋰電池在中國(guó)市場(chǎng)上取得了巨大成功。在世界范圍來(lái)看，中國(guó)也是磷酸鐵鋰電池的最大市場(chǎng)。LFP最大的優(yōu)點(diǎn)就是其熱穩(wěn)定性非常好，通俗來(lái)講， 就是LFP的安全性非常好。這同樣也是初入電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的各大整車(chē)廠的第一選擇。當(dāng)前主流的國(guó)產(chǎn)電動(dòng)車(chē)，如比亞迪e6，騰勢(shì)，華晨寶馬之諾，北汽e150等，都是用LFP來(lái)作為其單體電池。當(dāng)然，磷酸鐵鋰電池的一大劣勢(shì)，就是其能量密度偏低，這也極大的限制了電動(dòng)汽車(chē)的純電行駛里程。
三元電池，顧名思義，是由三種材料組成正極的鋰離子電池。在這里，三元電池特指使用鎳錳鈷為正極材料的三元鋰離子電池（NCM）。國(guó)際主流廠商中，寶馬i3，大眾E-GOLF等眾多車(chē)型均使用NCM做其單體。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，北汽EV200，以及江淮iEV5等，也均升級(jí)成三元電池。比起磷酸鐵鋰電池，三元電池在能量密度與功率密度上，都有很大的提升?，F(xiàn)階段，三元單體電池的能量密度可以達(dá)到160~170Wh/kg，而磷酸鐵鋰電池，則只能在120~130Wh/kg左右。三元電池是動(dòng)力電池市場(chǎng)的未來(lái)發(fā)展方向，隨著研究工作的深入，三元電池必將在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域得到更加廣闊的應(yīng)用。
鎳鈷鋁酸鋰電池，也可以看作是三元電池的一種，但這里將其單獨(dú)列出來(lái)，因?yàn)橹挥刑厮估褂?。同前兩種電池比起來(lái)，NCA的能量密度更高，其單體電池的能量密度可以達(dá)到250Wh/kg，幾乎是LFP的兩倍。當(dāng)然，高能量密度帶來(lái)的問(wèn)題是，NCA也是這三種電池中穩(wěn)定性最差的。因此，如果想很好的控制這些單體電池，一個(gè)強(qiáng)大的電池管理系統(tǒng)是非常必要的。
總體來(lái)說(shuō)，鐵電池價(jià)格便宜量又足，更適合中低端車(chē)型，特斯拉的鋰電池價(jià)格最貴但容量也最高，只是需要非常好的電池管理技術(shù)，并且需要對(duì)電池包做很多保護(hù)，更適合高端車(chē)型。三元鋰電池的價(jià)格和容量更討巧，更可能成為目前和未來(lái)一段時(shí)間的主流電池技術(shù)。
