三元鋰vs磷酸鐵鋰誰(shuí)優(yōu)誰(shuí)劣？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-20 13:47
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目前，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池主要分為兩類。根據(jù)陰極材料的不同，將其分為磷酸鐵鋰基和三元材料基。雖然兩者都屬于二次電池，但由于材料的不同，在最終使用水平上反映出來(lái)的性能還是有很大的不同。
三元材料還是磷酸鐵鋰？
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(diǎn)是沒(méi)有貴金屬元素（如鈷等）。在實(shí)際應(yīng)用中，磷酸鐵鋰電池具有耐高溫、安全穩(wěn)定、價(jià)格低廉、循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn)。
三元鋰電池是以錳酸鎳鈷為正極材料，石墨為負(fù)極材料的鋰電池。與磷酸鐵鋰不同，三元鋰電池的電壓平臺(tái)很高，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大。此外，三元鋰電池在高倍率充電和耐低溫方面也有很大的優(yōu)勢(shì)。
在電池方面，沒(méi)有所謂誰(shuí)好誰(shuí)壞。它只是應(yīng)用于實(shí)際的使用場(chǎng)景。與磷酸鐵鋰電池相比，三元鋰電池更適合目前和未來(lái)的家用電動(dòng)汽車。
三元電池更適合乘用車
更好的低溫放電性能
中國(guó)幅員遼闊，氣候復(fù)雜。東北三省最北端到海南島最南端的氣溫變化非常豐富。以北京為例，作為電動(dòng)汽車的主要市場(chǎng)，夏季最高氣溫在40℃左右，冬季基本在-16℃左右，甚至更低。該溫度范圍明顯適用于低溫性能較好的三元鋰電池。但是，注重耐高溫性能的磷酸鐵鋰電池在北京冬季會(huì)有點(diǎn)弱。
“相對(duì)25℃容量”是指不同溫度下的放電容量與25℃下的放電容量之比。該值能準(zhǔn)確反映電池在不同溫度條件下的衰減情況。越接近100%，電池的性能越好。
由上圖可見(jiàn)，以25℃為參考室溫，兩種電池在55℃和25℃下的放電容量幾乎相同。但在-20℃時(shí)，三元鋰電池比磷酸鐵鋰電池有明顯的優(yōu)勢(shì)。
更高的能量密度
根據(jù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的三重材料18650圓柱形電池企業(yè)bick電池提供的數(shù)據(jù)，18650電池的能量密度已達(dá)到232wh/kg，未來(lái)將進(jìn)一步提高到293wh/kg。相比之下，我國(guó)主流磷酸鐵鋰電池的能量密度只有150wh/kg左右。據(jù)我國(guó)電池行業(yè)專家分析，未來(lái)幾年磷酸鐵鋰電池的能量密度能達(dá)到300wh/kg的希望不大。
與巨大的電動(dòng)客車不同，空間始終是家用電動(dòng)汽車的第一位。能量密度較低的磷酸鐵鋰電池將占用少量的車內(nèi)空間，由于質(zhì)量較重，使用時(shí)放電范圍將受到很大影響。相對(duì)而言，高能量密度的三元鋰電池不僅可以解決重量問(wèn)題，還可以節(jié)省家用空間。
更高的充電效率
除了續(xù)航能力外，充電也是電動(dòng)汽車實(shí)際使用的重要組成部分，三元鋰電池在充電效率方面比磷酸鐵鋰電池有很大優(yōu)勢(shì)。
目前市場(chǎng)上最常用的充電方式是恒流恒壓充電。一般來(lái)說(shuō)，恒流充電是在充電開(kāi)始時(shí)使用的。此時(shí)電流較大，充電效率較高。當(dāng)電壓達(dá)到一定值后，將電流降為恒壓充電，使電池充電更充分。在此過(guò)程中，恒流充電容量與電池總?cè)萘恐确Q為恒流比。在電池充電過(guò)程中，測(cè)量電池的充電效率是一個(gè)關(guān)鍵值。一般情況下，百分比越大，恒流階段充電越高，說(shuō)明電池具有更高的充電效率。
從表中可以看出，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池在10C以下充電時(shí)，恒流比沒(méi)有明顯差異。當(dāng)充電速率大于10c時(shí)，磷酸鐵鋰電池的恒流比迅速下降，充電效率迅速下降。
保證循環(huán)壽命
對(duì)于家用車來(lái)說(shuō)，三元材料和磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的額定循環(huán)壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了實(shí)際用戶的使用習(xí)慣，因此使用壽命完全可以保證。
以目前容量較大的18650電池為例，經(jīng)過(guò)1000次充放電循環(huán)后，電池容量仍能保持原來(lái)容量的90%以上。
由于筆者本人也是電動(dòng)車的車主，只有全年冬季最冷的一個(gè)月，當(dāng)暖氣頻繁開(kāi)啟時(shí)，才能每?jī)商斐潆娨淮危溆鄷r(shí)間基本上是每三到四天充電一次。假設(shè)按每年平均3天收費(fèi)計(jì)算，每年需要收費(fèi)6次左右，1000次使用的循環(huán)壽命約為8年，基本超過(guò)中國(guó)消費(fèi)者的平均換車周期。
安全的材料和工藝
傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車最危險(xiǎn)的部分是能量巨大的燃料。液體燃料一旦燃點(diǎn)低，容易發(fā)生汽油泄漏等爆炸事故，極易造成巨大的安全隱患。
新能源汽車的動(dòng)力電池，通過(guò)完整的電池管理系統(tǒng)（BMS）監(jiān)控，每節(jié)電池都能得到最精確的控制，防止事故發(fā)生。
以bic 18650電池產(chǎn)品為例。在單電池工藝中，bick選擇在正負(fù)極分別配置保護(hù)性添加劑和反應(yīng)性添加劑，以防止電解液分解引起的安全問(wèn)題。同時(shí)，增設(shè)陶瓷隔膜、負(fù)陶瓷涂層等安全防護(hù)措施，從根本上控制事故。此外，Bick小汽缸18650電池組模式在每個(gè)電池之間保持足夠的安全距離，以確保單個(gè)電池的事故不會(huì)影響其他電池。
三元材料是未來(lái)方向
在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，美國(guó)的特斯拉一直是國(guó)內(nèi)諸多車企的標(biāo)桿。而談到傳統(tǒng)車企研發(fā)新能源汽車的實(shí)力，寶馬i3的推出也成為了教科書般的典范。有趣的是，這兩款車都選擇了三元鋰電池作為動(dòng)力電池。反觀國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，像江淮、比亞迪、北汽等不少汽車廠商也開(kāi)始將旗下原本使用磷酸鐵鋰電池的車型換裝三元鋰電池。
技術(shù)不分好壞，只有適合或者不適合。國(guó)內(nèi)外車企對(duì)于電池類型選擇的“不謀而合”也絕對(duì)不是巧合。相信在不久的將來(lái)，電動(dòng)汽車的電池市場(chǎng)將會(huì)重新洗牌，三元鋰電池憑借其耐低溫、高能量密度、高充電效率、不錯(cuò)的循環(huán)壽命以及更強(qiáng)的安全性等特性，也會(huì)在新的市場(chǎng)中站穩(wěn)腳跟。
