磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池性能上的差異有哪些？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-09-22 22:37
點擊量：次
磷酸鐵鋰電池與三元磷酸鋰電池的比較
兩種電池都使用鋰，而且它們的循環(huán)壽命是可以保證的。但是，陰極和陰極材料以及電池管理系統(tǒng)不同，其性能特點也不同。
所謂磷酸鐵鋰電池，是指以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池。這種電池的特點是沒有貴金屬元素（如鈷等）。由于不含貴金屬材料，磷酸鐵鋰電池的原材料成本可以非常低。
在實際應用中，磷酸鐵鋰電池具有耐高溫、安全穩(wěn)定、價格低廉、循環(huán)性能好等優(yōu)點。比如比亞迪就專門生產(chǎn)這種電池。市場上還有一種叫A123的鋰電池，實際上是一種磷酸鐵鋰電池。它主要在制造過程中使用納米技術(shù)，提高電池的充放電能力。萬向集團收購了A123公司，然后是以電池為基礎的菲斯克汽車公司。
三元鋰電池是以錳酸鋰鎳鈷為正極材料，石墨為負極材料的鋰電池。與磷酸鐵鋰不同，三元鋰電池具有高壓平臺，這意味著在相同體積或重量下，三元鋰電池的比能量和比功率都較高。此外，三元鋰電池在高倍率充電和耐低溫方面具有很大的優(yōu)勢。特斯拉S型使用松下18650電池組，一種三組分鋰電池，比通常的5號電池要大。
1。能量密度與續(xù)航里程的比較
與磷酸鐵鋰電池相比，三元鋰電池具有更高的能量密度和電壓，因此同等重量的電池比磷酸鐵鋰電池具有更大的容量和跑得更遠更快的能力。特斯拉S型車的通電里程超過400公里。北汽EV200采用韓國SK公司生產(chǎn)的三元鋰電池。其理論巡航里程為200公里，而其前身EV150使用磷酸鐵鋰電池，續(xù)航里程僅為150公里。
據(jù)我國三元材料18650圓柱形電池龍頭企業(yè)自行車電池提供的信息，目前18650電池的能量密度已達到232wh/kg，未來將進一步提高到293wh/kg。相比之下，目前國內(nèi)主流的磷酸鐵鋰電池能量密度只有150wh/kg左右。據(jù)國內(nèi)電池行業(yè)專家分析，未來幾年磷酸鐵鋰電池的能量密度達到300wh/kg的希望不大。
2?？臻g占有率比較
對于大型電動客車，占用空間的影響較小。但對于家用電動汽車來說，空間占用更為重要。低能量密度磷酸鐵鋰電池在原車中所占空間較小，且由于重量較大，在使用過程中放電時間會受到很大影響。相對而言，高能量密度的鋰離子電池不僅解決了重量問題，還為家用車節(jié)省了空間。
三。低溫放電性能比較
三元電池和磷酸鐵鋰電池在不同溫度下的放電性能如下圖所示。（“相對25攝氏度容量”是指不同溫度下的放電容量與25攝氏度時的放電容量之比。該值能準確反映不同溫度下電池壽命的下降。越接近100%，電池的性能越好。
從圖中可以看出，當溫度為25℃、55℃和25℃時，兩種電池的放電容量幾乎相同。但在零下20c時，三元鋰電池比磷酸鐵鋰電池有明顯的優(yōu)勢。
中國幅員遼闊，氣候復雜。從東北三省最北端到海南島最南端，氣溫變化非常豐富。以北京為例，作為電動汽車的主要市場，北京夏季最高氣溫在40攝氏度左右，而冬季仍保持在零下6攝氏度左右，甚至更低。這種溫度范圍明顯適用于低溫性能較好的三元鋰電池。以耐高溫性能為主的磷酸鐵鋰電池，在北京冬季將顯得很弱。
4。充電效率比較
除了續(xù)航能力，充電也是電動汽車實際使用中的一個重要環(huán)節(jié)，鋰離子電池在充電效率方面比磷酸鐵鋰電池有很大優(yōu)勢。
目前市場上常見的充電方式是恒流恒壓充電。一般在充電開始時采用恒流充電，此時電流較大，充電效率相對較高。當電壓達到一定值時，電流降低，充電變?yōu)楹銐?，使電池更加飽滿。在此過程中，恒流充電容量與電池總?cè)萘恐确Q為恒流比。電池組在充電過程中的充電效率是衡量電池組充電效率的關鍵值。百分比越高，恒流階段充電越高，說明電池效率更高。
從表中可以看出，當充電少于100小時時，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的恒流比沒有明顯差異。在充電100小時以上時，磷酸鐵鋰電池的恒流比迅速下降，充電效率迅速下降。
5。成本比較
（1）研發(fā)費用
雖然三元鋰電池的理論壽命為2000次充放電循環(huán)，但在實際使用中，經(jīng)過900次充放電循環(huán)后，電池容量基本降低到55%。這就是說，全功率只能運行一半的原始里程。然而，如果每個電池充放電被控制在0%～50%或25%～75%的周期內(nèi)，即使沒有充放電光伏電池的能量，即使在3000次充放電循環(huán)之后，電池的容量基本上可以維持在70%左右。所以這需要一個非常好的電池管理系統(tǒng)，這就是為什么特斯拉非常自豪自己的電池管理系統(tǒng)。
磷酸鐵鋰電池不依賴電池管理系統(tǒng)，研發(fā)成本低。經(jīng)過3000次0-100%充放電后，磷酸鐵鋰電池的容量下降到80%。因此，磷酸鐵鋰電池的電池管理系統(tǒng)并不復雜，這進一步降低了車輛開發(fā)的成本。2015，比亞迪的純電動公共汽車是由磷酸鐵鋰電池供電的。
（2）原材料成本
與磷酸鐵鋰電池相比，三元電池對貴金屬的需求量更大，其中最重要的是鈷礦石，事實上，我國擁有豐富的鋰礦石和氧化鐵磷酸鹽儲量，因此生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池具有優(yōu)勢。然而，我國鈷礦資源匱乏，用鈷元素生產(chǎn)三元鋰電池難度較大。因此，在我國許多汽車企業(yè)，包括電池企業(yè)的早期發(fā)展磷酸鐵鋰電池是非?，F(xiàn)實的。例如，2015年，中國主流電池制造商生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池。當時，三元鋰電池電動汽車基本上是國外品牌產(chǎn)品（日本的松下，韓國的SK等），價格比同等等級的磷酸鐵鋰電池更貴。
6。安全性比較
三元鋰材料將在200度左右分解。而且化學反應更劇烈，會釋放出氧分子，在高溫的作用下，電解液燃燒迅速，會發(fā)生更多的連鎖反應。磷酸鐵鋰在700-800度的溫度下分解，不像鋰三元材料那樣釋放氧分子，燃燒強度也較小。
簡單地說，鋰三元材料比磷酸鐵鋰材料更容易點燃。當內(nèi)部短路或陰極材料遇水時，會發(fā)生明火。所以一般來說，18650塊電池是由一個鋼殼保護的。特斯拉的電池組由大約7000塊18650塊電池組成。雖然具有全方位的防護，但在極端碰撞事故中仍存在一定的火災隱患。
磷酸鐵鋰電池更穩(wěn)定。即使被刺穿或短路，它們也不會爆炸和燃燒，也不會在350攝氏度時點燃（鋰三元電池在200攝氏度時無法攜帶）。因此，在安全性能方面，磷酸鐵鋰電池略勝一籌。
7。循環(huán)壽命比較
對于國產(chǎn)車，三元材料和磷酸鐵鋰動力電池的額定循環(huán)壽命遠遠超過了實際用戶的習慣，因此可以完全保證使用壽命。以目前自行車電池大容量18650電池為例
