三元鋰電池壽命

所謂鋰電池壽命是指電池在使用過(guò)一段時(shí)間后，容量衰減為標(biāo)稱容量（室溫25℃，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，且以0.2C放電的電池容量）的70%，即可認(rèn)為壽命終止。行業(yè)內(nèi)一般以鋰電池滿充滿放的循環(huán)次數(shù)來(lái)計(jì)算循環(huán)壽命。在使用的過(guò)程中，鋰電池內(nèi)部會(huì)發(fā)生不可逆的電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致容量下降，比如電解液的分解，活性材料的失活，正負(fù)極結(jié)構(gòu)的坍塌導(dǎo)致鋰離子嵌入和脫嵌的數(shù)量減少等等。實(shí)驗(yàn)標(biāo)明，更高倍率的放電會(huì)導(dǎo)致容量更快的衰減，如果放電電流較低，電池電壓會(huì)接近平衡電壓，能釋放出更多的能量。

三元鋰電池的理論壽命約為800次循環(huán)，在商業(yè)化的可充電鋰電池中屬于中等。磷酸鐵鋰約為2000次，而鈦酸鋰據(jù)說(shuō)可以達(dá)到1萬(wàn)次循環(huán)。目前主流的電池廠家在其生產(chǎn)的三元電芯規(guī)格書(shū)中承諾大于500次（標(biāo)準(zhǔn)條件下充放電），但是電芯在配組做成電池包后，由于一致性問(wèn)題，主要是電壓和內(nèi)阻不可能完全一樣，其循環(huán)壽命大約為400次。廠家推薦SOC使用窗口為10%~90%，不建議進(jìn)行深度充放電，不然會(huì)對(duì)電池的正負(fù)極結(jié)構(gòu)造成不可逆的損傷，若是以淺充淺放來(lái)計(jì)算的話，循環(huán)壽命至少有1000次。另外，鋰電池若是經(jīng)常在高倍率和高溫環(huán)境下放電，電池壽命會(huì)大幅下降到不足200次。

目前在新能源汽車上有兩個(gè)主流的電池技術(shù)路線，雖然這兩種電池在眾多應(yīng)用領(lǐng)域展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)，但是以在新能源汽車領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)為主線，因?yàn)檫@是國(guó)內(nèi)最大的鋰電池應(yīng)用場(chǎng)景，既然要競(jìng)爭(zhēng)，必然有比較，電池性價(jià)比的比較通過(guò)車的價(jià)格就可以進(jìn)行了，而從性能上比較三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池哪個(gè)好，就要通過(guò)設(shè)置條件，得出兩種電池的實(shí)際參數(shù)來(lái)說(shuō)明了。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室、新能源汽車廠家、雖然每家的測(cè)試不免存在具體參數(shù)上的細(xì)微差別，但對(duì)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(lái)進(jìn)行比較。

1.客車選比亞迪、轎車選特斯拉。這說(shuō)的是二者體積上的差別。從目前的技術(shù)來(lái)看，三元鋰電池的能量密度普遍在200Wh/kg，未來(lái)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(gè)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(dòng)力電池可以比磷酸鐵鋰提供多出一倍的空間來(lái)，這一點(diǎn)對(duì)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(shuō)。

2.同樣因?yàn)槟芰棵芏却?，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(qiáng)。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?yàn)橐淮卫m(xù)航不遠(yuǎn)，需要在不長(zhǎng)的距離內(nèi)有充電樁可以充電。

3.當(dāng)然，客運(yùn)大巴采用磷酸鐵鋰電池更核心的則是基于安全上的考慮。這些單位的電池或者整個(gè)電池組如有內(nèi)部短路會(huì)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(huì)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，在零下20°C時(shí)，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(tái)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磷酸鐵鋰電池電壓平臺(tái)啟動(dòng)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(shí)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(shí)，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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，10C以下條件充電時(shí)二者區(qū)別不大，但10C以上會(huì)拉開(kāi)距離，在20C充電時(shí)，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(shí)，容量衰減到60%；就算業(yè)界最優(yōu)秀品牌特斯拉，經(jīng)過(guò)3000次也只能保持70%的電量，而磷酸鐵鋰電池經(jīng)過(guò)相同循環(huán)周期，還有80%的容量。

上述六個(gè)方面的比較大致可以得出二者的相對(duì)優(yōu)勢(shì)有助于回答三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池哪個(gè)好的問(wèn)題：磷酸鐵鋰電池安全、壽命長(zhǎng)、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(shí)因地的各自適應(yīng)性是雙雄并存的原因所在。