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兀⒀杆賹囟壬?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。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。雖然目前市面上大多數(shù)新能源車(chē)型已經(jīng)轉(zhuǎn)而使用三元鋰電池，但是在新能源車(chē)發(fā)展的早期階段，不少車(chē)輛都采用了磷酸鐵鋰電池作為儲(chǔ)能裝置。尤其是以比亞迪車(chē)型為主，在2017年大面積轉(zhuǎn)向三元鋰電池之前，絕大多數(shù)比亞迪車(chē)型都搭載了磷酸鐵鋰電池。

 

那么，為何大量純電動(dòng)車(chē)都選擇了磷酸鐵鋰電池呢？這主要有以下幾個(gè)原因。首先，磷酸鐵鋰電池的使用壽命較長(zhǎng)，一般情況下，它的循環(huán)壽命可以達(dá)到2000次以上。

 

此外，磷酸鐵鋰電池在熱穩(wěn)定性方面也有著一定的優(yōu)勢(shì)，在所有鋰電池中，磷酸鐵鋰電池的熱穩(wěn)定性最佳。其電熱峰值可達(dá)350-500℃，當(dāng)溫度達(dá)到500℃左右時(shí)，內(nèi)部化學(xué)成分才開(kāi)始分解。這樣的特性也使得磷酸鐵鋰電池的安全性得到了保證。

 

磷酸鐵鋰電池得到廣泛推廣的原因還在于其較低的成本，眾所周知，電池成本在一輛純電動(dòng)汽車(chē)的總成本中占比極大，降低電池成本是提升車(chē)輛性?xún)r(jià)比最有效的方式之一。對(duì)于磷酸鐵鋰電池來(lái)說(shuō)，其不含鈷等貴重元素，原料為資源含量豐富的磷、鐵，所以成本相對(duì)容易控制。

 

磷酸鐵鋰能量密度不占優(yōu)勢(shì)

 

雖然磷酸鐵鋰電池有著上述優(yōu)點(diǎn)，不過(guò)它也存在一些缺點(diǎn)，使得近兩年車(chē)企紛紛拋棄磷酸鐵鋰電池轉(zhuǎn)而使用三元鋰電池。其中最主要的一項(xiàng)就在于，此類(lèi)電池的能量密度較低，相同續(xù)航里程下，采用磷酸鐵鋰電池的車(chē)輛自重更高，而過(guò)高的自重對(duì)于能耗的控制顯然是不利的。另外，我國(guó)的新能源政策也在逐年提高對(duì)于能量密度的要求，受限于材料本身的特性，磷酸鐵鋰電池的能量密度很難得到提高，這也是其被棄用的原因之一。

 

下面咱們來(lái)說(shuō)說(shuō)最近主流的一類(lèi)電池——三元鋰電池。

 

三元鋰電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的鋰電池。相比磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池的綜合表現(xiàn)更為平均，能量密度較高，體積比能量也更高，并且隨著電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，三元鋰電池的價(jià)格也來(lái)到了一個(gè)廠(chǎng)家能夠接受的范圍。

 

三元鋰電池綜合表現(xiàn)均衡

 

三元鋰電池最大的優(yōu)勢(shì)在于電池能量密度高，其儲(chǔ)能密度通常在200Wh/kg以上，相對(duì)于磷酸鐵鋰的90-120Wh/kg來(lái)說(shuō)，這樣的表現(xiàn)對(duì)于輕量化設(shè)計(jì)更加友好，也更適合現(xiàn)階段新能源乘用車(chē)市場(chǎng)對(duì)續(xù)航里程的需求。

 

三元鋰電池的缺點(diǎn)也同樣突出，其分解溫度在250-350℃左右，此時(shí)內(nèi)部化學(xué)成分開(kāi)始分解，釋放氧分子，在高溫作用下電解液會(huì)迅速燃燒，增加電池發(fā)生自燃及爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。因此搭載三元鋰電池的車(chē)型對(duì)電池管理系統(tǒng)提出了極高的要求，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要做好過(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)和過(guò)流保護(hù)等。不過(guò)隨著技術(shù)的進(jìn)步，尤其是在應(yīng)用了陶瓷隔膜之后，三元鋰電池的安全問(wèn)題已得到改善，由于其出色的綜合表現(xiàn)，目前在市場(chǎng)上得到了大量應(yīng)用。