磷酸铁锂电池和三元锂电池的不同之处是什么？
来源：宝鄂实业
2019-08-06 15:06
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三元聚合物锂电池：正极材料使用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2）三元正极材料的锂电池。据清华大学欧阳明高解释：本次调查中所称的"三元"材料，指的是正极是三元，负极是石墨的通常说法中的"三元动力电池"。而在实际研发应用中，还有一种正极是三元，负极是钛酸锂的，通常被称为"钛酸锂"，其性能比较安全，寿命比较长，不属于普通所说的"三元材料。"
优点三元锂电池能量密度高，循环性能好于正常钴酸锂。目前，随着配方的不断改进和结构完善，电池的标称电压已达到3.7V，在容量上已经达到或超过钴酸锂电池水平。
缺点三元材料动力锂电池主要有镍钴铝酸锂电池、镍钴锰酸锂电池等，由于镍钴铝的高温结构不稳定，导致高温安全性差，且pH值过高易使单体胀气，进而引发危险，目前造价较高。
导读：对比之下，三元聚合物锂电池的确有着更优于磷酸铁锂电池的特质，然而为什么它的发展却受到了阻碍呢？新能源汽车的发展关键，同样是困扰着移动数码产品的关键——电池的发展。如何在安全的情况下保证电池技术能够满足消费者日益成长的需求，不仅是汽车科技相关行业人员，还是科研工作者在全领域的追求。
说到要买新能源汽车，可能大部分的消费者第一时间想起的是“政策优惠”，虽然这有点尴尬但确实是相当实在的原因。在国内的销售环境中，新能源汽车要打开局面，可不仅仅是因为“环保”这样的任重道远的使命感。新能源车在售价和养护成本上的优势的确吸引了大部分现阶段仍然以用车成本为主的消费者的喜爱。
磷酸铁锂电池的充电器与普通锂电池是不同的。锂电池的最高终止充电电压是4.2伏，磷酸铁锂电池是3.65伏。磷酸铁锂电池的充电建议使用CCCV充电方式，即先恒流后恒压。恒流建议0.3C。恒压建议3.65.即恒流过程中0.3C电流充，当电池电压到达3.65V后，采用3.65V电压恒压充电，当充电电流低于0.1C（或0.05C）时停止充电，即电池已经充满。
一般磷酸锂铁电池充电上限电压3.7~4V，放电下限电压2~2.5V，综合考虑放电容量、放电中值电压、充电时间、恒流容量百分比、安全性这5个方面，采用恒流恒压的充电方案，对于磷酸铁锂电池，充电限制电压设定在3.55～3.70V较合理，推荐值为3.60～3.65V，放电下限电压2.2V~2.5V。
磷酸铁锂电池的充放电反应是在LiFePO4和FePO4两相之间进行。在充电过程中，LiFePO4逐渐脱离出锂离子形成FePO4，在放电过程中，锂离子嵌入FePO4形成LiFePO4。
电池充电时，锂离子从磷酸铁锂晶体迁移到晶体表面，在电场力的作用下，进入电解液，然后穿过隔膜，再经电解液迁移到石墨晶体的表面，而后嵌入石墨品格中。与此同时，电子经导电体流向正极的铝箔集电极，经极耳、电池正极柱、外电路、负极极柱、负极极耳流向电池负极的铜箔集流体，再经导电体流到石墨负极，使负极的电荷达至平衡。锂离子从磷酸铁锂脱嵌后，磷酸铁锂转化成磷酸铁锂电池。
电池放电时，锂离子从石墨晶体中脱嵌出来，进入电解液，然后穿过隔膜，经电解液迁移到磷酸铁锂晶体的表面，然后重新嵌入到磷酸铁锂的晶格内。与此同时，电子经导电体流向负极的铜箔集电极，经极耳、电池负极柱、外电路、正极极柱、正极极耳流向电池正极的铝箔集流体，再经导电体流到磷酸铁锂正极，使正极的电荷达至平衡。
磷酸铁锂电池充电方法
充电前，磷酸铁锂电池不需要专门放电，放电不当反而会损坏电池。充电时尽量以慢充充电，减少快充方式;时间不要超过24小时。
请使用原厂或声誉较好的品牌的充电器，磷酸铁锂电池要用锂电池专用充电器，并遵照指示说明，否则会损坏电池，甚至发生危险。
锂电安全工作电压范围是2.8~4.2V，低于或高于这个电压范围电池中的锂离子变得非常不稳定，甚至造成事故。
避免在过高温度下充电，如果在高于规定的操作温度，即35°C以上的环境中使用磷酸铁锂电池，电池的电量将会不断的减少，即电池的供电时间不会像往常那样长。
三元锂电池充电原理
三元锂电池一般会要求充电进程按涓流充电（低压预充）、恒流充电、恒压充电以及充电停止四个阶段，进行管控。
阶段1：涓流充电—涓流充电用来先对彻底放电的电池单元进行预充(恢复性充电)。在三元锂电池电压低于3V左右时选用涓流充电，涓流充电电流是恒流充电电流的十分之一即0.1c(以恒定充电电流为1A举例，则涓流充电电流为100mA)。
阶段2：恒流充电—当三元锂电池电压上升到涓流充电阈值以上时，进步充电电流进行恒流充电。恒流充电的电流在0.2C至1.0C之间。电池电压跟着恒流充电进程逐渐升高,一般单节电池设定的此电压为3.0-4.2V。
阶段3：恒压充电—当三元锂电池电压上升到4.2V时，恒流充电完毕，开始恒压充电阶段。电流依据电芯的饱和程度，跟着充电进程的继续充电电流由最大值渐渐减少，当减小到0.01C时，以为充电停止。
阶段4：充电停止—有两种典型的充电停止办法：选用最小充电电流判别或选用定时器。最小电流法监督恒压充电阶段的充电电流，并在充电电流小于0.02C时停止充电。第二种办法从恒压充电阶段开始时计时，持续充电两个小时后停止充电进程。
然而可能某些消费者的脚步会因为某些原因暂时停下对新能源车的好奇，这是因为多少都会被新能源车各种自燃的事件心有余悸。而这也正是笔者今天为什么要写这篇文章的原因。须知道不了解新能源车的根本--能源模块的优劣，而且不了解使用过程中需要注意的事项的话，其实和买一颗定时炸弹放在身边并没有什么不同。
磷酸铁锂电池：业已成熟却还不够
磷酸铁锂电极材料是目前最安全的锂离子电池正极材料，加上其循环寿命达到2000次以上，标准充电（5小时率）使用，可达到2000次的循环性特点，再加上由于产业成熟而带来的价技术门槛和技术的下降，使得很多厂商出于各种因素考虑都会采用磷酸铁锂电池。可以说新能源汽车的兴起，和磷酸铁锂电池有着不可或分的关系。
不过，磷酸铁锂电池有一个致命性的缺点，那就是低温性能较差，即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。研究表明，一块容量为3500mAh的电池，如果在-10℃的环境中工作，经过不到100次的充放电循环，电量将急剧衰减至500mAh，基本就报废了。这对于我国幅员辽阔，冬天低气温的确较多的综合国情来说，的确不是一件好事。
此外，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，这也是导致很多纯电动汽车续航能力并不能达到标称值的重要原因。因此，我们可以看到国内有不少的新能源汽车（无论是纯电动还是混合电动），或者是一些比较廉价的新能源汽车，会出于不同的原因选择磷酸铁锂电池。可以说，磷酸铁锂电池的使用，对于新能源汽车量产落地以及推广，都有着不可磨灭的奠基作用。
对比之下，三元聚合物锂电池的确有着更优于磷酸铁锂电池的特质，然而为什么它的发展却受到了阻碍呢？
三元聚合物锂电池：不安分的未来
三元聚合物锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2）三元正极材料的锂电池，三元复合正极材料前驱体产品，是以镍盐、钴盐、锰盐为原料，里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整。三元锂电池能量密度更大，但安全性经常受到怀疑。
之所以会有这样的原因是即便这两种材料都会在到达一定温度时发生分解，三元锂材料会在更低的200度左右发生分解，而磷酸铁锂材料是在800度左右。并且三元锂材料的化学反应更加剧烈，会释放氧分子，在高温作用下电解液迅速燃烧，发生连锁反应。说简单点，就是三元锂材料比磷酸铁锂材料更容易着火。不过需要注意的是，我们提到的是材料，而不是已经成为成品的电池。
正因为三元锂材料有这样的安全隐患，所以厂商也在努力往抑制产生事故的方向走。根据三元锂材料容易热解的特性，厂商在过充保护（OVP）、过放保护（UVP）、过温保护（OTP）、过流保护（OCP）这几个环节上都会下不少的功夫。所以自燃事件更多是应该考量厂商在这几个环节的功能是否落实到位，而不是简单的因噎废食。
那么这两种电池现在的使用情况又是怎么样的呢？让我们来关注一组数据。去年11月，磷酸铁锂电池的电动大巴装机量占到了64.9%，三元锂电池装机量只有27.6%。相反，在纯电动乘用车市场，三元锂电池在去年11月的装机量超过76%。
可以看出，三元锂电池自身能量密度更大的优势，应该是要作为未来汽车新能源存储设备而生的。而现在发生相关的安全事件，在新能源汽车的普及仍然处于初级阶段的时候，可以称得上是一件好事。很多新能源汽车相关企业为了能够完成抢占市场和获得政策支持的双重目标，放宽技术要求，大量生产经不起长时间反复使用的能源组件。汽车工作的环境是严苛的，长时间使用这些零部件，发生安全事故的原因难免大大增高。
因此我们可以认为在中国电动车百人会上工业和信息化部装备司司长张相木发表要对三元锂电池客车的安全性能进行评估，是国家有关部门有意从政策层面上进行一次标准的界定，以促进行业标准的产生。无论是对于消费者还是厂商，在未来都有着相当积极的意义。因此没有必要因为在网上片面地看到三元锂电池的安全事故消息就裹足不前，材料都是会有危险的，关键在于如何牢牢地控制。
不同类型新能源车的电池：统一要求
说完了电池的情况，笔者认为对于新能源汽车的情况，还需要和大家简单介绍一下电池在车辆中的作用。毕竟购买纯电动汽车的消费者仍然占少数，更多朋友所关注的是混合动力汽车。而混合动力汽车严格来说可以分成三种：普通混合动力汽车，插电式混合动力汽车和增程式混合动力汽车。
上面三种汽车中电池容量的排列从小到大恰好是普通混合动力汽车＜插电式混合动力汽车≤增程式混合动力汽车。普通混合动力汽车的电池不可充电，电池用于启动和急加速状态；插电式混合动力汽车的电池在普通混合动力汽车电池的基础上增大容量且可充电，具备更加出色的加速能力和省油能力；而增程式混合动力汽车的发动机用于驱动电机发电，更倾向于纯电动汽车。
这三种混合动力汽车模式各有利弊，在现阶段的主力也是以普通混合动力和插电式混合动力为主。正是因为三种混合动力汽车的特质均有对于电池寿命和工作环境的共同点，因此无论是购买采用何种模式的混合动力汽车，消费者都要留意相关的参数，如电池材质、使用环境和最佳工作状态等。与此同时，厂商也应该在设计过程中严格把控电池质量和相关安全设置，确保使用的安全高效。
新能源汽车的发展的关键，在于其使用体验是否能够媲美甚至超越传统的内燃机汽车，同时在购买与售后环节中是否有更加出色的优势。在笔者看来，新能源汽车的发展关键，同样是困扰着移动数码产品的关键--电池的发展。如何在安全的情况下保证电池技术能够满足消费者日益成长的需
