目前在新能源汽車(chē)上有兩個(gè)主流的電池技術(shù)路線(xiàn)，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，雖然這兩種電池在眾多應(yīng)用領(lǐng)域展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)，但是以在新能源汽車(chē)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)為主線(xiàn)，因?yàn)檫@是國(guó)內(nèi)最大的鋰電池應(yīng)用場(chǎng)景，既然要競(jìng)爭(zhēng)，必然有比較，電池性?xún)r(jià)比的比較通過(guò)車(chē)的價(jià)格就可以進(jìn)行了，而從性能上比較三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池哪個(gè)好，就要通過(guò)設(shè)置條件，得出兩種電池的實(shí)際參數(shù)來(lái)說(shuō)明了。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室、新能源汽車(chē)廠(chǎng)家、動(dòng)力電池生產(chǎn)廠(chǎng)家的實(shí)驗(yàn)，雖然每家的測(cè)試不免存在具體參數(shù)上的細(xì)微差別，但對(duì)于兩種電池性能優(yōu)劣性的判斷趨于一致。為此，我們?nèi)〈硇缘膮?shù)來(lái)進(jìn)行比較。

 

客車(chē)選江淮、轎車(chē)選特斯拉。這說(shuō)的是二者體積上的差別。從目前的技術(shù)來(lái)看，三元鋰電池的能量密度普遍在200Wh/kg，未來(lái)可能達(dá)到300Wh/kg；而磷酸鐵鋰電池目前基本上徘徊在100~110Wh/kg，個(gè)別的可以達(dá)到130~150Wh/kg，但要突破200Wh/kg難度很大。因此，三元材料動(dòng)力電池可以比磷酸鐵鋰提供多出一倍的空間來(lái)，這一點(diǎn)對(duì)于空間有限的轎車(chē)很重要。特斯拉生產(chǎn)三元鋰電池，比亞迪生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池，故有“客車(chē)選比亞迪，轎車(chē)選特斯拉”之說(shuō)

 

同樣因?yàn)槟芰棵芏却?，重量也小很多，重量輕和占用空間小決定了三元鋰電池新能源汽車(chē)耗電更少，因而速度更快，續(xù)航能力更強(qiáng)。所以，轎車(chē)選用三元鋰電池可以跑的更遠(yuǎn)，而磷酸鐵鋰新能源汽車(chē)目前基本上還是用于城市大巴，因?yàn)橐淮卫m(xù)航不遠(yuǎn)，需要在不長(zhǎng)的距離內(nèi)有充電樁可以充電。

 

當(dāng)然，客運(yùn)大巴采用磷酸鐵鋰電池更核心的則是基于安全上的考慮。特斯拉轎車(chē)起火事故不止一起了，原因在于：特斯拉的電池組由7000塊左右的18650三元鋰電池組成，這些單位的電池或者整個(gè)電池組如有內(nèi)部短路會(huì)產(chǎn)生明火，遇到極端的碰撞事故，短路引致起火。而磷酸鐵鋰的材料遇到短路則不會(huì)燃燒，耐高溫性能比三元鋰電池優(yōu)越的多。

 

磷酸鐵鋰電池雖然耐高溫，但三元鋰電池耐低溫性能更好，是制造低溫鋰電池的主要技術(shù)路線(xiàn)，在零下20°C時(shí)，三元鋰電池能夠釋放70.14%的容量，而磷酸鐵鋰電池只能釋放54.94%的容量，且由于在低溫條件下，三元鋰電池的放電平臺(tái)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磷酸鐵鋰電池電壓平臺(tái)啟動(dòng)也更快。

 

充電效率，三元鋰電池更高。鋰電池充電是采用限流限壓法，即在第一階段做恒流充電，此時(shí)電流大，效率高。恒流充電達(dá)到一定電壓后，進(jìn)入第二階段恒壓充電，此時(shí)，電流小，效率低。因此，衡量二者充電效率就用恒流充電電量與電池總?cè)萘康谋戎担Q(chēng)為恒流比。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，10C以下條件充電時(shí)二者區(qū)別不大，但10C以上會(huì)拉開(kāi)距離，在20C充電時(shí)，三元鋰電池的恒流比是52.75%，磷酸鐵鋰電池的恒流比是10.08%，前者是后者的5倍。磷酸鐵鋰電池：是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。其特色是不含鈷等貴重元素，原料價(jià)格低且磷、鐵存在于地球的資源含量豐富，不會(huì)有供料問(wèn)題。其工作電壓適中(3.2V)、單位重量下電容量大(170mAh/g)、高放電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長(zhǎng)，在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高。

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%。磷酸鐵鋰電池至少具有以下五大優(yōu)點(diǎn)：更高的安全性、更長(zhǎng)的使用壽命、不含任何重金屬和稀有金屬(原材料成本低)、支持快速充電、工作溫度范圍廣。

 

 

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。此外，磷酸鐵鋰電池材料的制備成本與電池的制造成本較高，電池成品率低，產(chǎn)品一致性差。

三元鋰電池：正極材料使用鎳鈷錳酸鋰(Li(NiCoMn)O2)三元正極材料的鋰電池。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。據(jù)清華大學(xué)歐陽(yáng)明高解釋?zhuān)罕敬握{(diào)查中所稱(chēng)的"三元"材料，指的是正極是三元，負(fù)極是石墨的通常說(shuō)法中的"三元?jiǎng)恿﹄姵?quot;。而在實(shí)際研發(fā)應(yīng)用中，還有一種正極是三元，負(fù)極是鈦酸鋰的，通常被稱(chēng)為"鈦酸鋰"，其性能比較安全，壽命比較長(zhǎng)，不屬于普通所說(shuō)的"三元材料。"

三元鋰電池的優(yōu)點(diǎn)是能量密度高，循環(huán)性能好于正常鈷酸鋰。目前，隨著配方的不斷改進(jìn)和結(jié)構(gòu)完善，電池的標(biāo)稱(chēng)電壓已達(dá)到3.7V，在容量上已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)鈷酸鋰電池水平。

 

 

三元鋰電池的安全性較差，由于鎳鈷鋁的高溫結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，導(dǎo)致熱穩(wěn)定性差，且pH值過(guò)高易使單體脹氣，進(jìn)而引發(fā)危險(xiǎn)。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。