用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。其特色是不含鈷等貴重元素，原料價(jià)格低，磷、鐵的資源含量豐富。其工作電壓適中（3.2V）、單位重量下電容量大（170mAh/g）、高放電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長，在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高。

 

①磷酸鐵鋰電池的特點(diǎn)在于安全性高，高倍率充放電特性和較長的循環(huán)壽命。文獻(xiàn)顯示，在充電條件為1C倍率充電至3.65V，然后轉(zhuǎn)恒壓至電流下降到0.02C，之后以1C倍率放電至截止電壓2.0V，循環(huán)1600次之后電池容量仍有初始容量的80%。

 

②磷酸鐵鋰電池?fù)碛辛己玫目斐涮匦裕?C倍率充電條件下，15分鐘可以充電55%，30分鐘充個(gè)電容量超過95%。

 

③除了壽命長，充放電性能優(yōu)秀之外，磷酸鐵鋰電池最大的優(yōu)點(diǎn)是其安全性好，磷酸鐵鋰的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，高溫穩(wěn)定性好，700-800℃才會(huì)開始發(fā)生分解，且在面對(duì)撞擊、針刺、短路等情況時(shí)不會(huì)釋出氧分子，不會(huì)產(chǎn)生劇烈的燃燒，安全性能高。

 

④磷酸鐵鋰電池的缺點(diǎn)在于其性能受溫度影響大，尤其是低溫環(huán)境下，放電能力和容量均會(huì)大幅度降低。此外，磷酸鐵鋰的能量密度較低，僅算電池的重量能量密度只有120Wh/kg。

 

三元鋰電池：耐低溫能量密度大

 

三元鋰電池即三元聚合物鋰電池，正極材料使用鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的鋰離子電池，即含有鎳、鈷、錳三種元素的過渡金屬嵌鋰氧化物符合材料正極的鋰電池。這種材料綜合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰三種材料的優(yōu)點(diǎn)，形成了三種材料三相的共熔體系，由于三元協(xié)同效應(yīng)其綜合性能優(yōu)于任一單組合化合物，重量能量密度能夠達(dá)到200Wh/kg。

 

①與磷酸鐵鋰不同，三元鋰電池電壓平臺(tái)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，三元鋰電池有很大的優(yōu)勢(shì)。北方冬季的溫度區(qū)間更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方的冬季會(huì)顯得有些乏力。

 

②三元鋰電池的安全性相對(duì)略差。三元鋰電池?zé)岱€(wěn)定性較差，250-300℃就會(huì)發(fā)生分解，遇到電池中可燃的電解液、碳材料后一點(diǎn)就著，產(chǎn)生的熱量進(jìn)一步加劇正極分解，在極短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)爆燃。車禍中，外力撞擊會(huì)損壞電池隔膜，進(jìn)而導(dǎo)致短路，而短路時(shí)發(fā)出的熱量會(huì)造成電池?zé)崾Э?，并迅速將溫度升?00℃以上，存在自燃風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)于三元鋰電池而言，其電池管理系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)就至關(guān)重要。

 

為了提高產(chǎn)品的安全性，使用具有較強(qiáng)耐熱性的材料，采用泄壓閥控制電池內(nèi)的壓力、主動(dòng)控制電池的電流，并且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池充電狀態(tài)，能夠強(qiáng)制切斷電流回路提高安全性。這些都是可行的提高三元鋰電池安全性的措施。

 

綜合對(duì)比：磷酸鐵鋰電池更勝一籌

 

據(jù)高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2017年，國內(nèi)動(dòng)力電池裝機(jī)量約為36.39GWh，同比增長超過20%。鋰電池技術(shù)路線已在去年發(fā)生巨大變化，三元?jiǎng)恿﹄姵卦谑袌?chǎng)份額中的占比超過44%，較2016年增長了一倍。

 

寧德時(shí)代、比亞迪、國軒高科等磷酸鐵鋰電池企業(yè)均已開始擴(kuò)大三元電池產(chǎn)能。去年8月，國軒高科公告稱，其子公司將與中國冶金科工集團(tuán)有限公司、比亞迪、唐山曹妃甸發(fā)展投資集團(tuán)有限公司聯(lián)手布局三元正極材料，新成立的合資公司注冊(cè)金額為9.37億元。此外，比亞迪今年預(yù)計(jì)將在青海擴(kuò)充10GWh的三元電池產(chǎn)能。

 

隨著電池包結(jié)構(gòu)開發(fā)技術(shù)的提升，目前磷酸鐵鋰成組能量密度已經(jīng)達(dá)到三元NCM523的水平，并且仍在不斷提升。目前，國軒高科已完成磷酸鐵鋰單體能量密度180Wh/kg產(chǎn)線升級(jí)改造，在乘用車上系統(tǒng)能量密度接近130Wh/kg，可以滿足400公里左右的續(xù)航里程。國軒高科計(jì)劃2019年將磷酸鐵鋰單體電芯能量密度提升至接近200Wh/kg。

 

相比三元鋰電池，原材料價(jià)格低、安全性高、使用壽命長的磷酸鐵鋰電池明顯更具優(yōu)勢(shì)，許多電池廠商也對(duì)磷酸鐵鋰更大的規(guī)模市場(chǎng)充滿信心。合縱科技在業(yè)績說明會(huì)中表示：公司磷酸鐵鋰需要繼續(xù)擴(kuò)大產(chǎn)能。比亞迪鋰電事業(yè)部也曾公開表達(dá)了“相信磷酸鐵鋰電池在某一個(gè)局部強(qiáng)勢(shì)回歸”的觀點(diǎn)。 分析指出，真正市場(chǎng)化以后，磷酸鐵鋰低成本、長壽命、高安全性的優(yōu)勢(shì)在乘用車、商用車和專用車領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)就會(huì)逐漸顯現(xiàn)。 

 

拆解市場(chǎng)：三元電池收益空間廣闊

 

有報(bào)道指出，目前回收拆解市場(chǎng)相對(duì)分散，且在當(dāng)前退役的電池中，三元鋰電池占比相對(duì)較低，但由于鎳、鈷等貴金屬仍是上游產(chǎn)業(yè)的稀缺資源，因此三元鋰電池的拆解具有很大潛力。分析指出，三元鋰電池的回收拆解收益因近年貴金屬價(jià)格高漲而受益?？紤]到三元電池回收企業(yè)在拆解貴金屬后以硫酸鹽的形態(tài)再銷售給下游企業(yè)，銷售價(jià)格應(yīng)該低于純金屬形態(tài)的市場(chǎng)價(jià)格，假設(shè)按市價(jià)70%的比率折價(jià)銷售，則三元電池的拆解收益為34000元/噸，2023年三元電池拆解市場(chǎng)的預(yù)期規(guī)?？蛇_(dá)54.1億元，未來5年年均復(fù)合增長率可達(dá)61.9%。

 

目前回收工藝主要分為干法、濕法和生物回收等三種。其中，濕法為目前的主要工藝。濕法回收磷酸鐵鋰電池的成本為8500元/噸左右，貴金屬再生材料收益為8100元左右，因此拆解虧損約400元/噸。假設(shè)使用PACK+BMS技術(shù)進(jìn)行梯次利用，PACK成本大約在0.3元/Wh，BMS成本在0.1元/Wh，廢舊磷酸鐵鋰電池回收成本在0.05元/Wh，磷酸鐵鋰電池梯次利用成本合計(jì)約為0.45元/Wh，梯次利用的收益為0.6元/Wh。假設(shè)磷酸鐵鋰電池的能量密度為110Wh/kg，回收廢舊電池的能量衰減至70%，那么到2023年，梯次利用的收益空間有望超過50億元。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(diǎn)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(shí)際使用中，磷酸鐵鋰電池具有耐高溫，安全穩(wěn)定性強(qiáng)，價(jià)格便宜，循環(huán)性能更好的優(yōu)勢(shì)。

 

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(tái)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(shì)。

 

二者之間最大的區(qū)別就在于能量密度和安全性，能量密度的大小關(guān)乎到汽車的續(xù)航能力，而安全性主要體現(xiàn)在材料在高溫下是否會(huì)發(fā)生分解，這兩點(diǎn)都是消費(fèi)者選購新能源汽車時(shí)最關(guān)注的問題，也是目前業(yè)內(nèi)對(duì)這兩種電池爭議最多的地方。

 

磷酸鐵鋰電池的能量密度不及三元鋰電池，但其安全性普遍被認(rèn)為要好于三元鋰。目前，新能源汽車的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)視電池系統(tǒng)的能量密度而定，其具體政策就是，新能源乘用車電池系統(tǒng)能量密度超過120Wh/kg，就可以享受1.1倍的補(bǔ)貼，介于90Wh/kg和120Wh/kg之間只能享受1倍補(bǔ)貼。非快充類純電動(dòng)客車電池能量密度高于115Wh/kg的按1.2倍給予補(bǔ)貼。