三元鋰電池到底是哪三元？三元鋰離子電池PK磷酸鐵鋰電池，誰更厲害？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-18 20:02
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先為大家介紹三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的不同：
三元鋰和磷酸鐵鋰都是動(dòng)力電池的正極材料，對電池能量密度有著決定性作用，所以在電池命名規(guī)則上，多以正極材料來命名，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的由來皆是如此。
國內(nèi)的新能源汽車企業(yè)，早期大多采用磷酸鐵鋰電池作為能量來源。
磷酸鐵鋰電池則是采用磷酸鐵鋰（LiFePO4）作為正極材料，用鐵元素來做電池原料，一來成本低廉，二安全性較高。磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵非常穩(wěn)固，難以分解，即便在高溫或過充時(shí)也不會發(fā)生結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或形成強(qiáng)氧化性物質(zhì)，擁有良好的安全性。因此，國內(nèi)的新能源汽車企業(yè)，早期大多采用磷酸鐵鋰電池作為能量來源。
三元鋰電池到底是哪三元？
三元鋰電池的“三元”指的是包含鎳（Ni）、鈷（Co）、錳（Mn）或鋁（Al）三種金屬元素的聚合物，在三元鋰電池中做正極。三者缺一不可，在電池內(nèi)部發(fā)揮巨大的作用。
- 鎳：主要作用是提升電池的體積能量密度，是提升續(xù)航里程的主要突破口，但含量過多會導(dǎo)致鎳離子占據(jù)鋰離子位置（鎳氫混排），導(dǎo)致容量下降。
- 鈷：抑制陽離子的混排，用以提升穩(wěn)定性和延長電池的壽命，此外，也決定了電池的充放電速度和效率（倍率性能），但過高的鈷含量會導(dǎo)致實(shí)際容量降低。
- 鋁或錳：鈷是十分昂貴的稀有金屬成本高昂，錳或鋁的作用在于降低正極材料成本，同時(shí)提升電池的安全性和穩(wěn)定性。
三元鋰離子電池PK磷酸鐵鋰電池，誰更厲害？
如題主所問，兩者誰更適合電動(dòng)汽車？先來看看以下幾個(gè)維度的對比：
高溫安全性比較：
- 三元鋰電池的三元材料會在200℃時(shí)發(fā)生分解
- 磷酸鐵鋰電池的分解溫度在800℃，更不容易著火，安全性相對較高
低溫衰減性能比較：
- 三元鋰電池的低溫性能優(yōu)異，在-20℃條件下可保持正常電池容量的約70%~80%，磷酸鐵鋰電池在-20℃條件下只能保持正常電池容量的約50%~60%，顯然三元鋰電池更適應(yīng)北方低溫地區(qū)的使用條件
- 氣溫低于-10℃，磷酸鐵鋰電池衰減得非?？?，經(jīng)過不到100次充放電循環(huán)，電池容量將下降到初始容量的20%，基本與寒冷地區(qū)的使用絕緣
制造成本比較：
- 三元鋰電池所必需的鈷元素在我國儲量較少，大部分靠海外進(jìn)口，所以三元鋰電池的成本必然居高不下
- 磷酸鐵鋰電池所需原材料無需進(jìn)口，供應(yīng)充足，價(jià)格穩(wěn)定，成本相對較低
能量密度比較：
- 三元鋰電池的能量密度較高，通過調(diào)節(jié)鎳、鈷、錳（或鋁）三種金屬元素比例，還有極大的提升空間
- 磷酸鐵鋰電池能量密度較低，基本已經(jīng)達(dá)到理論極致
能量密度、低溫性能，倍率性能等方面，三元鋰離子電池綜合性能優(yōu)于磷酸鐵鋰電池，但是在穩(wěn)定性以及成本上，磷酸鐵鋰電池占據(jù)優(yōu)勢。在目前的應(yīng)用市場上，新能源客車的電池主要為磷酸鐵鋰電池，而三元鋰離子電池因其優(yōu)勢成為乘用車商業(yè)化首選。
磷酸鐵鋰電池的主要優(yōu)勢：
安全性能高
磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固，難以分解，即便在高溫或過充時(shí)也不會像鈷酸鋰一樣結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強(qiáng)氧化性物質(zhì)，磷酸鐵鋰分解溫度約在600℃，因此擁有良好的安全性。雖然在過充情況下，出現(xiàn)過燃燒和爆炸，但其過充安全性較之普通液態(tài)電解液鈷酸鋰電池、三元電池，已大有改善。
長壽命
鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右，最高約500次，而磷酸鐵鋰動(dòng)力電池，循環(huán)壽命達(dá)到2000次以上，標(biāo)準(zhǔn)充電(0.2C,5小時(shí))使用，可達(dá)到2000次。同質(zhì)量的鉛酸電池則是“新半年、舊半年、修修補(bǔ)補(bǔ)又半年”，最多也就1~1.5年時(shí)間，而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用，理論壽命將達(dá)到7~8年。綜合考慮，性能價(jià)格比理論上為鉛酸電池的4倍以上。大電流放電可大電流2C快速充放電，在專用充電器下，1.5C充電40分鐘內(nèi)即可使電池充滿，起動(dòng)電流可達(dá)2C,而鉛酸電池?zé)o此性能。
高溫性能好
磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。工作溫度范圍寬廣(-20C--+75C)，有耐高溫特性磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃-500℃，而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。
容量大
具有比普通電池(鉛酸等)更大的容量，通過電池的能力密度就知道，鉛酸電池的能量密度約在40WH/kg，市場上主流的磷酸鐵鋰電池，能量密度均做到90WH/kg以上。
無記憶效應(yīng)
可充電池在經(jīng)常處于充滿不放完的條件下工作，容量會迅速低于額定容量值，這種現(xiàn)象叫做記憶效應(yīng)。像鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性，而磷酸鐵鋰電池?zé)o此現(xiàn)象（鋰離子類電池一般沒有記憶效應(yīng)），電池?zé)o論處于什么狀態(tài)，可隨充隨用，無須先放完再充電。
重量輕
同等規(guī)格容量的磷酸鐵鋰電池的體積是鉛酸電池體積的2/3，重量是鉛酸電池的1/3，二能量密度卻是鉛酸電池的數(shù)倍。
環(huán)境友好
該電池一般被認(rèn)為是不含任何重金屬與稀有金屬(鎳氫電池需稀有金屬)，無毒(SGS認(rèn)證通過)，無污染，符合歐洲RoHS規(guī)定，為綠色環(huán)保電池。鋰電池之所以被業(yè)界看好，一個(gè)重要的原因是環(huán)?？剂?。
但有一點(diǎn)請正視，鋰電池屬于新能源行業(yè)不錯(cuò)，但它也不能避免重金屬污染的問題。金屬材料加工中有鉛、砷、鎘、汞、鉻等都有可能會釋放到灰塵和水中。電池本身就是一種化學(xué)物質(zhì)，所以有可能會產(chǎn)生兩種污染：一是生產(chǎn)工程中的工藝排泄物污染；二是報(bào)廢以后的電池污染。
