☆磷酸鐵鋰和三元鋰電池

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(zhǎng)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%。

PS：充放電倍率=充放電電流/額定容量；例如：額定容量為100Ah的電池用20A放電時(shí)，其放電倍率為0.2C。電池放電C率，1C,2C,0.2C是電池放電速率：表示放電快慢的一種量度。所用的容量1小時(shí)放電完畢，稱(chēng)為1C放電；5小時(shí)放電完畢，則稱(chēng)為1/5=0.2C放電。一般可以通過(guò)不同的放電電流來(lái)檢測(cè)電池的容量。對(duì)于24AH電池來(lái)說(shuō)，2C放電電流為48A，0.5C放電電流為12A。

其充放電特性也較為穩(wěn)定，以0.5C、1C、3C不同倍率放電時(shí)，放電容量下降不到5%，電壓在放電過(guò)程中有著較大的穩(wěn)定平臺(tái)，大倍率放電情況下的穩(wěn)定性關(guān)系著電動(dòng)車(chē)在急加速、高速等大功率需求工況下的性能表現(xiàn)，電壓越穩(wěn)定，車(chē)輛性能表現(xiàn)也越好，另外，這也可以解釋為什么電動(dòng)車(chē)高速行駛時(shí)續(xù)航能力會(huì)減弱，電池在大功率輸出時(shí)，實(shí)際放電容量會(huì)縮小。

磷酸鐵鋰電池也擁有良好的快充特性，3C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(guò)95%。注意這是實(shí)驗(yàn)室條件，另外僅僅只是一塊20Ah，3.65V標(biāo)稱(chēng)電壓的單電池，與車(chē)用400V左右電壓100Ah及以上容量的電池組不能相提并論，兩者的充電功率相差百倍以上。

除了壽命長(zhǎng)，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，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(kāi)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。

但是，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，如果計(jì)算整個(gè)電堆，包括電池管理系統(tǒng)、散熱等零部件的能量密度就更低了。遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到國(guó)務(wù)院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020 年)》明確提出“電池模塊的能量密度要求是大于 150 瓦時(shí)/公斤”的要求。

三元鋰電池指的是含有鎳鈷錳三種元素的過(guò)渡金屬嵌鋰氧化物符合材料正極的鋰電池，可用通式表示為L(zhǎng)iMnxNiyCo1-x-yO2（0<x<0.5,0<y<0.5）。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。

但是三元鋰電池的安全性較差。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(chē)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)，并能夠強(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。

基于安全性考慮，采用三元鋰電池的新能源客車(chē)無(wú)法進(jìn)入工信部的新能源車(chē)目錄，而轎車(chē)、貨車(chē)則不受影響。雖然有著安全顧慮，但因?yàn)檎邔?duì)能量密度的規(guī)定，三元鋰電池已經(jīng)呈現(xiàn)取代磷酸鐵鋰電池趨勢(shì)，成為乘用車(chē)的主流。

2017年工信部公布的8批共296款新能源乘用車(chē)中，采用三元鋰電池的車(chē)型有221款，而采用磷酸鐵鋰的僅有33款。比亞迪曾是國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰電池的領(lǐng)跑者，但從2016年起，旗下的新能源車(chē)，包括秦、唐等所有PHEV乘用車(chē)等都開(kāi)始匹配三元鋰電池，唯有大巴仍然采用磷酸鐵鋰。其資源也向三元鋰電池傾斜，坑梓工廠三元鋰電池產(chǎn)能6GWh，磷酸鐵鋰電池產(chǎn)能8GWh，而新建的青海工廠的三元鋰電池產(chǎn)能更是將達(dá)到18GWh。

迄今為止，三元和磷酸鐵鋰電池還未能夠分出勝負(fù)，三元鋰電池略占上風(fēng)，但兩者至少在現(xiàn)階段都不是完美的解決方案，石墨烯或者燃料電池等其他替代能源技術(shù)都在一旁虎視眈眈。

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