鉅大LARGE | 點擊量：893次 | 2021年04月07日
簡述磷酸鐵鋰鋰離子電池與三元鋰離子電池的性能比較
所謂磷酸鐵鋰離子電池，就是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。這一類電池的特點是不含貴重金屬元素(比如鈷等)。在實際使用中，磷酸鐵鋰離子電池具有耐高溫，安全穩定性強，價格便宜，循環性能更好的優勢。
而三元材料鋰離子電池是指使用鎳鈷錳酸鋰做為正極材料，石墨作為負極材料的鋰離子電池。與磷酸鐵鋰不同，三元鋰離子電池電壓平臺很高，這也就意味著在相同的體積或是重量下，三元鋰離子電池的比能量、比功率更大。除此之外，在大倍率充電、和耐低溫性能等方面，三元鋰離子電池也有很大的優勢。
鐵鋰標稱電壓3.2-3.3V，錳系3.6-3.7V，這個是最明顯的差別。鐵鋰體系的優點：理論壽命長，理論耐過充過放性能優良。三元體系的優點：能量密度高，低溫性能好，體積小，放電線性好。鐵鋰的缺點：體積大，重量大，放電線性不好，低溫性能差。
三元體系的缺點：循環壽命略差，高溫條件下壽命差。
單論電池，也沒有所謂的誰更好誰更差。只是套用到實際使用場景中，三元鋰離子電池相比磷酸鐵鋰離子電池，更加適應現在以及未來的家用電動汽車。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
三元材料電池更適合乘用車
低溫放電性能更好
我國幅員遼闊，氣候復雜，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，作為電動汽車的主力市場，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。這樣的溫度區間顯然適合低溫性能更佳的三元鋰離子電池。而重視耐高溫性能的磷酸鐵鋰離子電池在北京的冬季會顯得有些乏力。
相對25℃容量是指不同溫度條件下放電容量與25℃時放電容量的比值。該數值能夠準確反映出電池在不同溫度條件下續航的衰減，越接近100%，電池表現越好。
從上圖中能夠看出，以25℃為基準常溫，兩類電池在55℃高溫下放電與常溫25℃下放電，放電容量幾乎沒有差別。但在零下20℃時，三元鋰離子電池與磷酸鐵鋰離子電池相比有比較明顯的優勢。
能量密度更高
根據國內三元材料18650圓柱電池龍頭公司比克電池供應的資料，其18650電池的能量密度已經達到了232Wh/kg，后續將會進一步提高至293Wh/kg。而相比之下，目前國內主流的磷酸鐵鋰離子電池能量密度也僅達到150Wh/kg左右，據國內電池行業專家剖析，未來幾年之內，磷酸鐵鋰離子電池的能量密度能夠達到300Wh/kg的希望非常渺茫。
不同于體積龐大的電動巴士，關于家用電動汽車來說，空間永遠是第一位的。能量密度較低的磷酸鐵鋰離子電池將會占據原本就不多的汽車空間，并且由于更重的質量，在使用時的放電續航也會受到比較大的影響。相對而言能量密度較高的三元鋰離子電池在解決重量問題的同時也為家庭用車節省出了空間。
充電效率更高
除了續航之外，充電也是電動汽車在實際使用中的重要環節，而三元鋰離子電池在充電效率方面較磷酸鐵鋰離子電池有著非常大的優勢。
目前市面上較為常見的充電方式為恒流恒壓式充電。一般在充電開始時先采用恒流充電，此時的電流較大，充電效率相對更高。而在電壓達到一定數值之后，降低電流改為恒壓充電，這樣可以讓電池充的比較滿一些。在這個過程中，恒流充電容量與電池總容量的比值，稱為恒流比。它是衡量一組電池在充電過程中充電效率的關鍵數值。
通常百分比越大說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，三元鋰離子電池與磷酸鐵鋰離子電池在10C以下充電時，恒流比無明顯差距，10C以上倍率充電時，磷酸鐵鋰離子電池恒流比例迅速降低，充電效率迅速降低。
循環壽命有保障
關于家庭用車來說，三元材料和磷酸鐵鋰動力鋰電池的額定循環壽命都遠遠超過了實際用戶的使用習慣，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汽車車主，全年僅有冬季最冷的1個多月，頻繁開暖風的時候才能達到2天一充電，其余時間基本3-4天一充。假設全年平均3天一充電來計算，使用1年要充大約6次電，循環壽命1000次使用完畢大約要8年時間，這也基本超過了目前我國消費者平均的換車周期。
安全的材料和工藝
傳統內燃機汽車中危害最大的部分是蘊含巨大能量的燃料，像汽油這樣燃點低易爆炸的液態燃料一旦泄露就非常容易造成極大的安全隱患。
而新能源汽車的動力鋰電池，經過完善的電池管理系統(BMS)監控，每一顆電池都能得到最準確的控制，預防事故的出現。在三元鋰離子電池的正極材料中，鎳、鈷、錳（或鋁）這三種金屬元素缺一不可，多一個或者少一個都會影響其最終的表現或做不成電池。
雖然鎳、鈷、錳（或鋁）三者缺一不可，但我們根據自己的需求，適當調節鋰離子電池中鎳、鈷、錳（或鋁）的混合比例（摩爾比），來讓鋰離子電池表現出不相同的特性。
不同的比例：
提高鎳的比例：電池能量更足；
提高鈷的比例：電池壽命更長、充電更快；
提高錳/鋁的比例：電池更穩定、成本更低。
根據正極材料中鎳鈷錳（或鋁）3種元素的混合比例不同，也就有了不同的三元型號，如：111、523、622、811等。
最后我們來概括一下三元鋰離子電池的特點：
能量密度高，續航里程有保障；
壽命、輸出功率、成本控制還都不錯；
安全性雖然很差，但改起來總比提升能量密度容易，省時省力。
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