三元电池安全性的纷争，能否成就磷酸铁锂电池的逆袭？
来源：宝鄂实业
2019-03-29 09:48
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国内新能源汽车自燃事件频发，业内对于动力电池的安全性产生了诸多争议。也让稳定性更高的磷酸铁锂电池重回大众的视野，不过短暂的回暖不代表真正的逆袭，对于新能源乘用车来说，动力电池的能量密度还是重中之重。
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据不完全统计，2018年国内发生的新能源汽车起火事故已超过30起。安全事故频发使得整个新能源汽车行业开始关注自燃背后的技术问题，众多调查都将事故的起因指向了动力电池。
对此有专家表示，这是行业近期片面追求能量密度的结果。因为电池在充放电时，不当的操作或者电流过大等都会导致电池温度过高，若遇上剧烈碰撞，电芯内部会出现短路现象，极易引发电池的自燃。这时，能量密度不高但安全性却让人放心的磷酸铁锂电池，再次收获了关注。
在我国新能源汽车的发展之初，磷酸铁锂电池占据着动力电池的主技术路线。数据显示，2015年磷酸铁锂电池和三元锂电池的装机量占比大约为7:3，2016年这个数据变为6:4，虽然2017年客车补贴退坡，电动客车产销量下降，但两者仍基本持平。而随着国内新能源汽车对续时里程的要求逐渐增加，使得能量密度更大的三元锂电池迅速赶超磷酸铁锂电池的市场占比，进入2018年后，仅半年时间，三元锂电池就完成了反超。
受能量密度的制约，磷酸铁锂电池市场需求低迷
近两年来，新能源汽车市场的主要增量来自于乘用车市场，根据新能源汽车补贴新政要求，汽车补贴将与续时里程及能量密度挂钩。补贴政策的导向和乘用车装机电池对于能量密度的高要求，使得磷酸铁锂电池市场占比下滑，装机量萎缩。但一些不追求高续航的细分车型还是会选择性的使用磷酸铁锂电池，比如说用于城际通勤的乘用车。
数据显示，今年前三季度，我国电动乘用车总装机量为16.06GWh，其中三元锂电池占比87%，为13.98GWh；磷酸铁锂电池占比12%，为1.92GWh。
四个月前，三元锂仍占据着动力电池市场的绝对优势。数据显示，我国新能源汽车市场动力电池7月装机量为3.34Gwh，同比增长29.01%。其中三元锂电池装机量为2.35Gwh，占比达70.26%；磷酸铁锂电池装机量为0.93Gwh，占比为27.81%。
电池的能量密度指的是电池平均单位体积或质量所释放出的电能，为什么会如此备受关注呢？原因大致有两个：
一是钱；按照今年6月补贴新政的要求，新能源汽车电池系统能量密度的补贴门槛为105Wh/Kg，其中105（含）-120Wh/kg的车型按0.6倍补贴，120（含）-140Wh/kg的车型按1倍补贴，140（含）-160Wh/kg的车型按1.1倍补贴，160Wh/kg及以上的车型按1.2倍补贴。
二是续时里程；对于电动汽车、尤其是乘用车来说，电量的多少决定着车辆续时里程的长短，而电池的能量密度则直接影响着电池包的电量，可以说是续时里程的直接决定因素了。
常见的三元锂电池单体电芯为200Wh/kg，电池系统能量密度约在140Wh/kg；而此前磷酸铁锂电池单体电芯能量密度约在140-150Wh/kg，电池系统能量密度约为110－120Wh/kg。就是这种差距，使得磷酸铁锂电池的市场需求迅速低迷，装机量下降，也使得磷酸铁锂材料产能严重过剩、价格不断下跌。今年年初磷酸铁锂材料的主流价格为9万-9.5万元/吨，目前这个数字为6万-7万元/吨左右，下降了约30%。
补贴新政实施，磷酸铁锂市场占比和装机量稳步提升
不过“三元独霸一方，铁锂日渐式微”的状况并没有维持太久，今年7、8两个月，磷酸铁锂电池装机量逐渐提升，尤其是在乘用车领域。公开数据显示，8月份我国动力电池产量共6.69GWh，其中三元电池产量3.78GWh，占产量总比56.51%，磷酸铁锂电池产量2.83GWh，占产量总比42.35%，两者均占据绝对主体地位。从今年前8个月的电池市场发展情况来看，补贴新政实施后，磷酸铁锂电池在新能源乘用车和专用车的搭载比重皆有所增加。
9月份数据变化更加明显，当月我国新能源汽车动力电池装机量高达6.01GWh，同比增长66.32%。其中三元锂电池占比59.8%，为3.59GWh；磷酸铁锂电池占比39.2%，为2.35GWh。
一系列的回暖迹象使得磷酸铁锂重获追捧，除了技术路线扩大之外，储能市场的发展也是带动磷酸铁锂增长的重要因素。
在技术路线方面，越来越多的增程式电动汽车开始采用磷酸铁锂电池，不但能提高车辆的安全性，还可以降低整车制造的成本，助力增程式电动汽车扩大在新能源汽车市场的份额。举例来说，电池容量为25Ah、电压为48V的动力电池，磷酸铁锂电池和三元锂电池的最低市场报价一般为1020元和1210元。
在储能市场方面，得益于一些动力电池企业开始布局储能业务，磷酸铁锂的市场需求开始扩增。据国际市场研究机构GTM Research的储能报告显示，2018年锂离子电池价格下降幅度变缓，中国的电网侧储能项目的应用却使磷酸铁锂电池用量持续增加。
另一方面，随着技术的不断提升，目前部分磷酸铁锂电池能量密度已达到三元NCM523的水平(主流的NCM523电池能量密度为160-200Wh/kg)，已基本达到补贴最高要求。且相较于三元锂电池，磷酸铁锂电池在稳定性方面更具优势。
最后是补贴的大幅下滑，磷酸铁锂之所以在原材料的供应和价格方面具有低风险性，是因为不需要用到钴等贵重金属，这将有助于电池生产企业在一定程度上减少成本压力。
能否回暖的决定因素是“市场的选择”
随着磷酸铁锂的回暖迹象愈发明显，业内对此也诸多争议。争论的焦点之一是安全问题。一般情况下，单体电芯单位空间聚集的能量越多，瞬间爆发出来的危害性越大，安全性越低。所以能量密度较低的磷酸铁锂电池的安全性相对于三元锂电池略高一些。
从技术方面来讲，磷酸铁锂电池提高能量密度的方式主要是提高电池整体成组效率。而成组效率越高，电池内安全部件越少。
但根据政策的规划，2020年国内锂离子动力电池单体能量密度要达到300Wh/kg，争取达到350Wh/kg。随着镍含量的提升，对电池模组的抗振、抗冲击、抗膨胀、绝缘隔热等性能也提出了更高的要求。虽然目前磷酸铁锂电池单体电芯能量密度能做到180Wh/kg，但仅处于试验阶段，产品的稳定性还需要进一步的实验和验证，离批量上市还有很长的一段路要走。
不过，汽车市场体量大且应用场景多样化，商用车、卡车等更多的会采用磷酸铁锂电池，乘用车、轿车会偏向于三元锂电池。未来电池市场的发展的将由技术路线、价格机制等多维度的市场选择来决定。
钛酸锂电池和磷酸铁锂电池包哪个好?就动力电池而言，目前，三元锂电池和磷酸铁锂电池包以及钛酸锂电池在电动车领域都有应用。磷酸铁锂电池，由于安全性能稳定、高温性能好、重量轻等优势，越来越多的活跃在电动客车市场。那么，钛酸锂电池和磷酸铁锂电池包哪个好?本文存能电气小编整理了一些资料供大家阅读。
钛酸锂电池和磷酸铁锂电池包的对比：
钛酸锂电池：
钛酸锂电池是一种用作锂离子电池负极材料-钛酸锂，可与锰酸锂、三元材料或磷酸铁锂等正极材料组成2.4V或1.9V的锂离子二次电池。此外，它还可以用作正极，与金属锂或锂合金负极组成1.5V的锂二次电池。普通的钛酸锂电池容易发生胀气，导致电芯鼓包，电性能也会大幅下降，极大地降低了钛酸锂电池的理论循环寿命。
钛酸锂电池优点：
1、安全稳定性好
钛酸锂的电势比纯金属锂的电势高，不易产生锂晶枝，放电电压平稳，而且，因此提高了锂电池的安全性能。钛酸锂电池进行测试发现，在针刺、挤压、短路等严苛测试下，不冒烟、不起火、不爆炸，安全性远高于其他锂电池。
2、快充性能优异
与碳负极材料相比，钛酸锂电池具有较高的锂离子扩散系数，可高倍率充放电。在大大缩短充电时间的同时，对循环寿命的影响较小，热稳定性也较强。钛酸锂电池十分钟左右即可充满。
3、循环寿命长
钛酸锂电池完全充放电循环次数可达3万次以上，在作为动力电池使用10年之后，可能还能作为储能电池再用20年。用户在实际使用中不用更换电池，几乎不增加后期成本。
4、耐宽温性能良好
一般电动汽车在零下10℃时充放电就会出现问题，钛酸锂电池耐宽温性能良好，耐用性强，在零下50℃到零上60℃均可正常充放电，无论是在冰封的北国，还是在炎热的南方，车辆都不会因电池“休克”而影响工作，消除了用户的后顾之忧。
综上钛酸锂电池的优势，能大幅节省充电站场地建设和人员配置成本等，更适合在公交领域的推广应用。
钛酸锂电池缺点：
钛酸锂电池负极采用钛酸锂，相比负极用石墨的主流锂电池，市场份额十分小众。
能量密度低，成本高。特别是能量密度低是因为负极材料钛酸锂的原理性能决定，很难有大的突破空间。
至于钛酸锂电池宣称的使用寿命长，更难被认证。电池寿命还受到正极材料、电解液、隔膜、使用温度等综合影响。
磷酸铁锂电池包：
磷酸铁锂电池包是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。其特色是不含钴等贵重元素，原料价格低且磷、铁存在于地球的资源含量丰富，不会有供料问题。其工作电压适中（3.2V）、单位重量下电容量大（170mAh/g）、高放电功率、可快速充电且循环寿命长，在高温与高热环境下的稳定性高。
磷酸铁锂电池包优点：
体积小，重量轻，锂电池包的体积是铅酸蓄电池体积的2/3,重量轻，只有铅酸蓄电池的1/3～1/4。
循环寿命长，磷酸铁锂电池包循环寿命有1200～2000次，但传统铅酸电池却只有500～900次。
充放电特性好，锂电池包充放电电能转换效率可大于97%，铅酸蓄电池充放电电能量转换效率约为80%左右。
安全环保，磷酸铁锂材料不含任何重金属与稀有金属，无毒，无论在生产及使用中均无污染，符合欧洲RoHS规定，为绿色环保电池锂电池。在穿刺、挤压、过充、短路等实验中，不爆炸、不起火。
无记忆效应，电池可以随时充放电。
工作温度范围宽广，磷酸铁锂电池包热峰值可达350℃-500℃，而铅酸电池只在200℃左右。
磷酸铁锂电池包缺点：
磷酸铁锂电池存在一些性能上的缺陷，如振实密度与压实密度很低，导致锂离子电池的能量密度较低；材料的制备成本与电池的制造成本较高，电池成品率低，一致性差；产品一致性差；知识产权问题。
钛酸锂电池和磷酸铁锂电池包哪个好?
在纯电动汽车领域，电池多为磷酸铁锂电池包或者三元锂电池，而近来格力欲收购的银隆客车，其核心竞争力则是另辟蹊径的钛酸锂电池。国内汽车厂商应用比较多的还是三元锂电池、磷酸铁锂电池包。钛酸锂电池目前还未规模化。并且钛酸锂电池价格高（生产成本高，湿度控制要求高），每瓦时9元左右，与磷酸铁锂电池、三元锂电池每瓦时2元左右的差距也是很大的。
钛酸锂电池未来市场空间将十分有限。钛酸锂电池做的企业少，将导致产业整体研发投入少，从目前电池企业研发投入及规划投入看，也很少企业会重点发展钛酸锂电池。未来，磷酸铁锂电池包技术进步速度将超过钛酸锂电池。一般来说，电动车最好是用磷酸铁锂电池包，安全第一。
总结：钛酸锂电池和磷酸铁锂电池包这是两种不同的锂电池，所使用的材料有所不同，特性也不一样，各有优缺点。小编认为磷酸铁锂电池的更好些，都说是聚合物锂电池不爆炸，但前短时间也出现过事故的，反而这个磷酸铁锂的市场周期长些，更稳定性些。
