所謂磷酸鐵鋰電池，就是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。這一類(lèi)電池的特點(diǎn)是不含貴重金屬元素（比如鈷等）。由于不含有貴重金屬材料，磷酸鐵鋰電池的原材料成本就可以被壓縮的非常低廉。在實(shí)際使用中，磷酸鐵鋰電池具有耐高溫，安全穩(wěn)定性強(qiáng)，價(jià)格便宜，循環(huán)性能更好的優(yōu)勢(shì)。

而三元鋰電池是指使用鎳鈷錳酸鋰做為正極材料，石墨作為負(fù)極材料的鋰電池。與磷酸鐵鋰不同，三元鋰電池電壓平臺(tái)很高，這也就意味著在相同的體積或是重量下，三元鋰電池的比能量、比功率更大。除此之外，在大倍率充電、和耐低溫性能等方面，三元鋰電池也有很大的優(yōu)勢(shì)。

筆者一直認(rèn)為，技術(shù)并沒(méi)有好壞或是優(yōu)劣之分，只是適用于不同的產(chǎn)品或是環(huán)境。單論電池，也沒(méi)有所謂的誰(shuí)更好誰(shuí)更差。只是套用到實(shí)際使用場(chǎng)景中，三元鋰電池相比磷酸鐵鋰電池，更加適應(yīng)現(xiàn)在以及未來(lái)的家用電動(dòng)汽車(chē)。

為什么三元鋰電池更適合家用電動(dòng)汽車(chē)？

一、低溫放電性能更好

我國(guó)幅員遼闊，氣候復(fù)雜，從最北端的東北三省到最南端的海南諸島溫度變化非常豐富。以北京為例，作為電動(dòng)汽車(chē)的主力市場(chǎng)，北京夏季最高溫度在40℃左右，而冬季則基本保持在零下16℃左右，甚至更低。這樣的溫度區(qū)間顯然適合低溫性能更佳的三元鋰電池。而注重耐高溫性能的磷酸鐵鋰電池在北京的冬季會(huì)顯得有些乏力。

 

三元鋰電池,磷酸鐵鋰電池，動(dòng)力電池

 

 

“相對(duì)25℃容量”是指不同溫度條件下放電容量與25℃時(shí)放電容量的比值。該數(shù)值能夠準(zhǔn)確反映出電池在不同溫度條件下續(xù)航的衰減，越接近100%，電池表現(xiàn)越好。

從上圖中能夠看出，以25℃為基準(zhǔn)常溫，兩類(lèi)電池在55℃高溫下放電與常溫25℃下放電，放電容量幾乎沒(méi)有差別。但在零下20℃時(shí)，三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池相比有比較明顯的優(yōu)勢(shì)。

二、能量密度更高

根據(jù)國(guó)內(nèi)三元材料18650圓柱電池龍頭企業(yè)——比克電池提供的資料，其18650電池的能量密度已經(jīng)達(dá)到了232Wh/kg，后續(xù)將會(huì)進(jìn)一步提高至293Wh/kg。而相比之下，目前國(guó)內(nèi)主流的磷酸鐵鋰電池能量密度也僅達(dá)到150Wh/kg左右，據(jù)國(guó)內(nèi)電池行業(yè)專(zhuān)家剖析，未來(lái)幾年之內(nèi)，磷酸鐵鋰電池的能量密度能夠達(dá)到300Wh/kg的希望非常渺茫。

 

三元鋰電池,磷酸鐵鋰電池，動(dòng)力電池

 

 

不同于體積龐大的電動(dòng)巴士，對(duì)于家用電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，空間永遠(yuǎn)是第一位的。能量密度較低的磷酸鐵鋰電池將會(huì)占據(jù)原本就不多的汽車(chē)空間，并且由于更重的質(zhì)量，在使用時(shí)的放電續(xù)航也會(huì)受到比較大的影響。相對(duì)而言能量密度較高的三元鋰電池在解決重量問(wèn)題的同時(shí)也為家庭用車(chē)節(jié)省出了空間。

三、充電效率更高

除了續(xù)航之外，充電也是電動(dòng)汽車(chē)在實(shí)際使用中的重要環(huán)節(jié)，而三元鋰電池在充電效率方面較磷酸鐵鋰電池有著非常大的優(yōu)勢(shì)。

 

三元鋰電池,磷酸鐵鋰電池，動(dòng)力電池

 

 

目前市面上較為常見(jiàn)的充電方式為恒流恒壓式充電。一般在充電開(kāi)始時(shí)先采用恒流充電，此時(shí)的電流較大，充電效率相對(duì)更高。而在電壓達(dá)到一定數(shù)值之后，降低電流改為恒壓充電，這樣可以讓電池充的比較滿(mǎn)一些。在這個(gè)過(guò)程中，恒流充電容量與電池總?cè)萘康谋戎?，稱(chēng)為恒流比。它是衡量一組電池在充電過(guò)程中充電效率的關(guān)鍵數(shù)值。通常百分比越大說(shuō)明在恒流階段充入的電量越高，也就證明該電池的充電效率更高。

從表中可以看出，三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池在10C以下充電時(shí)，恒流比無(wú)明顯差距，10C以上倍率充電時(shí)，磷酸鐵鋰電池恒流比例迅速降低，充電效率迅速降低。

四、循環(huán)壽命可以放心

對(duì)于家庭用車(chē)來(lái)說(shuō)，三元材料和磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的額定循環(huán)壽命都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了實(shí)際用戶(hù)的使用習(xí)慣，因此在使用壽命上可以完全放心。以比克電池目前的高容量18650電池為例，在充放電循環(huán)1000次之后，電池容量依然能夠保持在最初的90%以上。由于筆者本身也是電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主，全年僅有冬季最冷的1個(gè)多月，頻繁開(kāi)暖風(fēng)的時(shí)候才能達(dá)到2天一充電，其余時(shí)間基本3-4天一充。假設(shè)全年平均3天一充電來(lái)計(jì)算，使用1年需要充大約6次電，循環(huán)壽命1000次使用完畢大約需要8年時(shí)間，這也基本超過(guò)了目前我國(guó)消費(fèi)者平均的換車(chē)周期。

五、足夠安全的材料和工藝

傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)中危害最大的部分是蘊(yùn)含巨大能量的燃料，像汽油這樣燃點(diǎn)低易爆炸的液態(tài)燃料一旦泄露就非常容易造成極大的安全隱患。而新能源汽車(chē)的動(dòng)力電池，經(jīng)過(guò)完善的電池管理系統(tǒng)（BMS）監(jiān)控，每一顆電池都能得到最準(zhǔn)確的控制，預(yù)防事故的產(chǎn)生。

 

三元鋰電池,磷酸鐵鋰電池，動(dòng)力電池

 

 

以比克18650電池產(chǎn)品為例。在單體電芯工藝上，比克選擇在正負(fù)極分別配置保護(hù)添加劑和反應(yīng)性添加劑，阻止電解液分解導(dǎo)致的安全問(wèn)題。同時(shí)添加陶瓷隔膜和負(fù)極陶瓷涂層等安全防護(hù)手段，從根源控制事故的產(chǎn)生。此外，比克小型圓柱18650電池成組模式，每顆電池之間都保持足夠的安全距離，確保單顆電池的事故不會(huì)對(duì)其他電池造成影響。

 

 

三元鋰電池正在主導(dǎo)未來(lái)的動(dòng)力電池市場(chǎng)

在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域，美國(guó)的特斯拉一直是國(guó)內(nèi)諸多車(chē)企的標(biāo)桿。而談到傳統(tǒng)車(chē)企研發(fā)新能源汽車(chē)的實(shí)力，寶馬i3的推出也成為了教科書(shū)般的典范。有趣的是，這兩款車(chē)都選擇了三元鋰電池作為動(dòng)力電池。反觀(guān)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，像江淮、比亞迪、北汽等不少汽車(chē)廠(chǎng)商也開(kāi)始將旗下原本使用磷酸鐵鋰電池的車(chē)型換裝三元鋰電池。

 

 

還是那句話(huà)：技術(shù)不分好壞，只有適合或者不適合。國(guó)內(nèi)外車(chē)企對(duì)于電池類(lèi)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(chē)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?！′囯x子電池經(jīng)過(guò)30年的發(fā)展，比能量、比功率等性能有較大的提高，已成功應(yīng)用于汽車(chē)上。受電池比能量限制，純電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程有限，是制約發(fā)展的瓶頸，國(guó)外汽車(chē)廠(chǎng)近期規(guī)劃以開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力汽車(chē)為主。目前應(yīng)用于鋰離子電池的正極材料主要有錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、三元材料等材料，目前使用的功率型電池正極主要選用磷酸鐵鋰和三元兩種材料。本文采用相同的電池殼蓋、負(fù)極材料及內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分別制作磷酸鐵鋰和三元兩種正極材料的電池，比較兩種電池的比能量、比功率、循環(huán)、高低溫特性等性能，對(duì)比分析兩種電池性能差異。