從性能上比較三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池哪個好？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-08-05 16:50
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就要通過設(shè)置條件，得出兩種電池的實際參數(shù)來說明了。根據(jù)相關(guān)實驗室、新能源汽車廠家、動力電池生產(chǎn)廠家的實驗，雖然每家的測試不免存在具體參數(shù)上的細(xì)微差別，但對于兩種電池性能優(yōu)劣性的判斷趨于一致。為此，我們?nèi)〈硇缘膮?shù)來進(jìn)行比較。
1.客車選比亞迪、轎車選特斯拉。這說的是二者體積上的差別。從目前的技術(shù)來看，三元鋰電池的能量密度普遍在200Wh/kg，未來可能達(dá)到300Wh/kg；而磷酸鐵鋰電池目前基本上徘徊在100~110Wh/kg，個別的可以達(dá)到130~150Wh/kg，但要突破200Wh/kg難度很大。因此，三元材料動力電池可以比磷酸鐵鋰提供多出一倍的空間來，這一點對于空間有限的轎車很重要。特斯拉生產(chǎn)三元鋰電池，比亞迪生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池，故有“客車選比亞迪，轎車選特斯拉”之說。
2.同樣因為能量密度大，重量也小很多，重量輕和占用空間小決定了三元鋰電池新能源汽車耗電更少，因而速度更快，續(xù)航能力更強。所以，轎車選用三元鋰電池可以跑的更遠(yuǎn)，而磷酸鐵鋰新能源汽車目前基本上還是用于城市大巴，因為一次續(xù)航不遠(yuǎn)，需要在不長的距離內(nèi)有充電樁可以充電。
3.當(dāng)然，客運大巴采用磷酸鐵鋰電池更核心的則是基于安全上的考慮。特斯拉轎車起火事故不止一起了，原因在于：特斯拉的電池組由7000塊左右的18650三元鋰電池組成，這些單位的電池或者整個電池組如有內(nèi)部短路會產(chǎn)生明火，遇到極端的碰撞事故，短路引致起火。而磷酸鐵鋰的材料遇到短路則不會燃燒，耐高溫性能比三元鋰電池優(yōu)越的多。
4.磷酸鐵鋰電池雖然耐高溫，但三元鋰電池耐低溫性能更好，是制造低溫鋰電池的主要技術(shù)路線，在零下20°C時，三元鋰電池能夠釋放70.14%的容量，而磷酸鐵鋰電池只能釋放54.94%的容量，且由于在低溫條件下，三元鋰電池的放電平臺遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磷酸鐵鋰電池電壓平臺啟動也更快。
5.充電效率，三元鋰電池更高。鋰電池充電是采用限流限壓法，即在第一階段做恒流充電，此時電流大，效率高。恒流充電達(dá)到一定電壓后，進(jìn)入第二階段恒壓充電，此時，電流小，效率低。因此，衡量二者充電效率就用恒流充電電量與電池總?cè)萘康谋戎担Q為恒流比。實驗數(shù)據(jù)表明，10C以下條件充電時二者區(qū)別不大，但10C以上會拉開距離，在20C充電時，三元鋰電池的恒流比是52.75%，磷酸鐵鋰電池的恒流比是10.08%，前者是后者的5倍。
6.循環(huán)壽命方面，磷酸鐵鋰電池要優(yōu)于三元鋰電池，三元鋰電池的理論壽命是2000次，但基本上到1000次循環(huán)時，容量衰減到60%；就算業(yè)界最優(yōu)秀品牌特斯拉，經(jīng)過3000次也只能保持70%的電量，而磷酸鐵鋰電池經(jīng)過相同循環(huán)周期，還有80%的容量。
上述六個方面的比較大致可以得出二者的相對優(yōu)勢有助于回答三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池哪個好的問題：磷酸鐵鋰電池安全、壽命長、耐高溫；三元鋰電池重量輕、充電效率高、耐低溫，二者因此差異產(chǎn)生的因時因地的各自適應(yīng)性是雙雄并存的原因所在。
盡管國內(nèi)對新能源汽車的補貼政策已經(jīng)開始退坡，但逐漸豐富的基礎(chǔ)設(shè)施和愈發(fā)豐富的可選車型也讓消費者們開始接受新能源汽車的普及。除了作為限購地區(qū)無法購買燃油汽車的替代解決方案之外，新能源汽車也有許多得天獨厚的優(yōu)勢。安靜的駕駛環(huán)境、清潔的能源類型和低廉的用車成本，甚至包括起步時瞬間輸出的超大扭矩，都能讓身邊不少開燃油汽車的朋友羨慕不已。
而作為電動汽車動力之源的電池，自然是最為重要的零部件之一。電動汽車的續(xù)航、充放電等一切使用也都與電池的性能有著千絲萬縷的聯(lián)系。目前國內(nèi)的動力電池主要分為兩個派系，根據(jù)正極材料的不同分為磷酸鐵鋰派和三元材料派。雖然兩者均屬于二次電池，都可以反復(fù)進(jìn)行充放電使用，但由于材料的差異，在最終反映到使用層面的性能還是有比較大的差別。
三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池？
要想搞清楚究竟哪種電池更好，我們應(yīng)該先對這兩者的區(qū)別有一個簡單的了解。
所謂磷酸鐵鋰電池，就是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。這一類電池的特點是不含貴重金屬元素（比如鈷等）。由于不含有貴重金屬材料，磷酸鐵鋰電池的原材料成本就可以被壓縮的非常低廉。在實際使用中，磷酸鐵鋰電池具有耐高溫，安全穩(wěn)定性強，價格便宜，循環(huán)性能更好的優(yōu)勢。
而三元鋰電池是指使用鎳鈷錳酸鋰做為正極材料，石墨作為負(fù)極材料的鋰電池。與磷酸鐵鋰不同，三元鋰電池電壓平臺很高，這也就意味著在相同的體積或是重量下，三元鋰電池的比能量、比功率更大。除此之外，在大倍率充電、和耐低溫性能等方面，三元鋰電池也有很大的優(yōu)勢。
筆者一直認(rèn)為，技術(shù)并沒有好壞或是優(yōu)劣之分，只是適用于不同的產(chǎn)品或是環(huán)境。單論電池，也沒有所謂的誰更好誰更差。只是套用到實際使用場景中，三元鋰電池相比磷酸鐵鋰電池，更加適應(yīng)現(xiàn)在以及未來的家用電動汽車。
為什么三元鋰電池更適合家用電動汽車？
一、低溫放電性能更好
我國幅員遼闊，氣候復(fù)雜，從最北端的東北三省到最南端的海南諸島溫度變化非常豐富。以北京為例，作為電動汽車的主力市場，北京夏季最高溫度在40℃左右，而冬季則基本保持在零下16℃左右，甚至更低。這樣的溫度區(qū)間顯然適合低溫性能更佳的三元鋰電池。而注重耐高溫性能的磷酸鐵鋰電池在北京的冬季會顯得有些乏力。
“相對25℃容量”是指不同溫度條件下放電容量與25℃時放電容量的比值。該數(shù)值能夠準(zhǔn)確反映出電池在不同溫度條件下續(xù)航的衰減，越接近100%，電池表現(xiàn)越好。
從上圖中能夠看出，以25℃為基準(zhǔn)常溫，兩類電池在55℃高溫下放電與常溫25℃下放電，放電容量幾乎沒有差別。但在零下20℃時，三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池相比有比較明顯的優(yōu)勢。
二、能量密度更高
根據(jù)國內(nèi)三元材料18650圓柱電池龍頭企業(yè)——比克電池提供的資料，其18650電池的能量密度已經(jīng)達(dá)到了232Wh/kg，后續(xù)將會進(jìn)一步提高至293Wh/kg。而相比之下，目前國內(nèi)主流的磷酸鐵鋰電池能量密度也僅達(dá)到150Wh/kg左右，據(jù)國內(nèi)電池行業(yè)專家剖析，未來幾年之內(nèi)，磷酸鐵鋰電池的能量密度能夠達(dá)到300Wh/kg的希望非常渺茫。
不同于體積龐大的電動巴士，對于家用電動汽車來說，空間永遠(yuǎn)是第一位的。能量密度較低的磷酸鐵鋰電池將會占據(jù)原本就不多的汽車空間，并且由于更重的質(zhì)量，在使用時的放電續(xù)航也會受到比較大的影響。相對而言能量密度較高的三元鋰電池在解決重量問題的同時也為家庭用車節(jié)省出了空間。
