磷酸铁锂电池那么安全特斯拉为何选择三元锂电池？车用电池领域三元锂电池是“王者”么？
来源：宝鄂实业
2019-04-14 16:40
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电池在我们日常生活中是非常常见的一个物品，提供给我们很多的帮助。那么，车辆的电池和我们日常生活中的电池一样吗？是专门为车辆所单独设计的吗？
聊聊新能源车的电池
车辆电池大部分都是依托生活中的电池为基础所再次研发的产物，大致可以分成三类。分别是锂电池、飞轮电池、镍氢电池。下面小胖就和大家聊聊这三款电池的特性。
一、锂电池
聊聊新能源车的电池
锂电池听着是不是很熟悉啊？没错，我们手机中的电池就是它的兄弟。它不仅仅攻占了手机电池的市场，也成功的攻占了车辆电池的半壁江山。如今，在售电动汽车配备的锂电池主要有磷酸铁锂电池及三元锂电池两种，且这两种电池在自身特点上存在显著差异，因此我们有必要对其进行一番细致的讲解与对比。
磷酸铁锂电池为什么安全？
聊聊新能源车的电池
相比于早期的锰酸锂电池，磷酸铁锂电池在能量密度上并未有太大差别，约为100-110Wh/kg，但其热稳定性是目前车用锂电池中最好的，当电池温度处于500-600℃高温时，其内部化学成分才开始分解，而同属锂电池的钴酸锂电池在180-250℃时就内部化学成分就已处于不稳定状态。换而言之，磷酸铁锂电池的安全性在锂电池中首屈一指，也正因如此，其也成为目前电动车电池的主要门类之一。
特斯拉为何选择三元锂电池？
聊聊新能源车的电池
与磷酸铁锂电池相比，三元锂电池在重量能量密度上要高出许多，约为200Wh/kg，这也就意味着同样重量的三元锂电池比磷酸铁锂电池的续航里程更长。不过其缺点也显而易见，当自身温度为250-350℃时，内部化学成分就开始分解，因此对电池管理系统提出了极高的要求，需要为每节电池分别加装保险装置，除此之外，由于单体体积很小，所以单车要的电池单体数量非常庞大，以MODELS为例，7000余节18650三元锂电池才能满足一辆车的装配用量，这无疑又为电池管理系统进一步加大了控制难度。因此，目前市场在售车型中，只有特斯拉一家使用的是三元锂电池。
二、飞轮电池
聊聊新能源车的电池
飞轮电池是上世纪90年代提出的一种新概念电池，也属于物理电池的一种。简单来说就是利用类似飞轮转动时产生能量的原理来实现自身充放电的。不过飞轮电池仅作辅助能源使用，其功能类似于我们常见的制动能量回收系统。即便如此，我们依然有理由相信，随着技术的不断发展及价格进一步降低，飞轮电池的应用前景将十分广阔。
三、镍氢电池
聊聊新能源车的电池
镍氢电池是目前除锂电池外另一主流电动车动力电池种类，于上世纪90年代后逐渐发展开来，如以丰田普锐斯为代表的很多混合动力汽车均采用此类电池作为储能元件。其能量密度与普通的锂电池差距并不大，约为70-100Wh/kg，但由于电池单体电压仅为1.2V，是锂电池的1/3，因此在需求电压一定的情况下，其电池组的体积要比锂电池大上一些。
“经过大家认真的思考和投票，相信磷酸铁锂电池在某一个局部强势回归。”这是比亚迪锂电事业部副总沈晞对磷酸铁锂动力电池的预测。
不久之前，有业内人士分析，磷酸铁锂电池可能会“回潮”。“回潮”的意思是指已经消失了的旧事物、旧习惯、旧思想等重新出现。尽管磷酸铁锂电池在乘用车领域的应用越来越少，但是它在商用车领域还是有很大的发挥空间。所以，磷酸铁锂电池从来就没有消失过，又何谈“回潮”。
客车领域的活跃分子
相比元三元锂电池，磷酸铁锂电池的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；在高温与高热环境下的稳定性高，缺点是量密度较低。
商用车尤其是客车搭载的电池量都很大，为了减少热失控带来的风险，磷酸铁锂电池成为了电动客车厂家的首选。
数据可以很好的说明这一点。（这个数据是根据汽车销量反向计算得出，而且只计算国内市场，并且没有考虑库存和运输在途的产品，与实际的电池产量数据可能略有出入。）
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2017年新能源乘用车市场动力电池装机量137GWh，其中76％的为三元锂电池，装机量10．34GWh，磷酸铁锂电池在新能源乘用车车型中装机2．98GWh，占比22％；剩下的2％是锰酸锂电池，共0．23GWh。
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相比之下，新能源客车市场动力电池搭载量14．3GWh，其中磷酸铁锂电池12．84GWh，占比90％；三元锂电池只有0．03GWh，占0．21％
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专用车领域里，三元锂电池依然是大头，磷酸铁锂电池占将近1／4。
乘用车全面奔向三元锂
2018年补贴新政里，续航里程、能量密度和百公里电耗这三个因素决定了纯电动汽车的补贴额度，而磷酸铁锂电池的特点跟补贴要求可以说是背道而驰：能量密度低，同样的电池质量所含电量低，造成续航里程不尽人意；如果一味的增加电池量，整备质量也会大幅提升，过大的整备质量会造成百公里电耗不达标。
比亚迪刚上市的腾势500不久前在拉萨举办了媒体试驾会，其工况续航451km，60km等速最大续航号称超过了600km！可以说是国内市面上续航最高的乘用车了。最长续航的纯电动汽车竟然用的是磷酸铁锂电池，说出来你敢信？
不过腾势500刚做完宣传，新款的腾势就出现在了工信部的名录上，最大的变化就是新腾势采用了三元锂电池，而非磷酸铁锂。
尽管现款腾势500采用磷酸铁锂电池能实现451km的续航，但是它也付出了一定的代价，那就是其整备质量超过了2吨！
2吨的整备质量是什么概念，作为一个B级三厢车，腾势500的整备质量超过了魏派VV7（1960～1985kg）这样的中型SUV，直逼中大型SUV丰田普拉多（2065～2285kg）。
原因很明显，磷酸铁锂电池能量密度低，比亚迪为了提高腾势500的总电量不得不加装大量的电池，以至于整备质量超过了2吨。车重在汽车设计领域是一个很让人头疼的因素，它会带来各种各样的负面影响，比如车辆制动性能减弱、转向力变大、惯性增加等。想必是腾势500为了提高续航里程，在部分性能上做出了妥协。
所以，比亚迪开窍了。
对比新旧腾势的参数不难发现，新腾势虽然续航里程减少了近50km，但补贴却提高了。
按照2018年补贴新政来计算，现款腾势500的电池系统能量密度为105．72Wh／kg，百公里电耗15．9kWh／100km，能获得的国家补贴金额为5＊0．6＊1．1＝3．3万；新腾势的电池系统能量密度为141．61Wh／kg，百公里电耗15．1kWh／100km，能获得的国家补贴金额为5＊1．1＊1．1＝6．05万。续航少了50km，补贴却额外多了2．75万。
连engineeredwithDAIMLERGROUP的腾势都切换三元锂电池了，我们有什么理由还在乘用车领域坚守磷酸铁锂呢？
到头来都是钱的问题
磷酸铁锂电池已经在新能源客车领域的广泛应用，而能量密度限制了其在乘用车领域的发展，这是现实。
按照沈晞的说法，比亚迪大规模量产的磷酸铁锂方壳电池的能量密度为165Wh／kg，未来的上限是200Wh／kg；而量产的三元方壳电池单体的能量密度达到了190Wh／kg，未来采用高镍正极材料搭配石墨负极，能量密度最高能达到260Wh／kg；在此基础上，硅碳负极材料则是突破300Wh／kg的关键。
第一电动网咨询了一些动力电池从业者得知，未来提高磷酸铁锂电池的能量密度的方式有两个：一是通过添加锰酸锂，采用磷酸锰铁锂正极材料；二是跟三元锂一样，采用硅碳负极材料。
高工产研锂电研究所GGII数据显示，2017年底磷酸铁锂动力电池组价格从年初的1．8～1．9元／Wh下降到年底的1．45～1．55元／Wh；三元动力电池组价格从年初的1．7～1．8元／Wh下降到年底的1．4～1．5元／Wh。看来，磷酸铁锂电池在成组后的价格也未占有很大的优势。
之所以会有磷酸铁锂电池“回潮”的说法，无非是因为补贴政策逐年调整（也可以说是退坡），若2020年补贴消失后，三元锂电池上游原材料（尤其是钴）价格居高不下，车企可能会转变思路，磷酸铁锂电池再次变得热门起来。一名曾任职于宁德时代的工程师小伙伴说：“磷酸铁锂电池如果使用硅碳负极材料，即便实现了200Wh／kg的能量密度，跟三元锂电池相比未必能便宜很多，难道不应该是大家联合把三元锂的价格搞下来吗？”
换个角度，2020年200Wh／kg的磷酸铁锂电池单体，装车之后能达到的续航里程也就是在300～400km之间，跟2018年一个水平，这对消费者来说不是好事。
钴价飞涨，不管是电池企业还是整车厂都有压力。如果说腾势切换三元锂电池，以牺牲续航里程为代价是为了多拿补贴的话。那在2020年的无补贴时代，若200Wh／kg磷酸铁锂电池价格低廉，车企为了控制成本纷纷采用磷酸铁锂电池，将产品的续航里程维持在两年前的水平，想想都觉得魔幻，这将不会形成一个健康的市场。
我们需要磷酸铁锂电池在客车领域继续发光发热，但乘用车领域还得寄希望于三元锂电池，只求“钴奶奶”别这么要命。
聊聊新能源车的电池
车辆电池大部分都是依托生活中的电池为基础所再次研发的产物，大致可以分成三类。分别是锂电池、飞轮电池、镍氢电池。下面小胖就和大家聊聊这三款电池的特性。
一、锂电池
聊聊新能源车的电池
锂电池听着是不是很熟悉啊？没错，我们手机中的电池就是它的兄弟。它不仅仅攻占了手机电池的市场，也成功的攻占了车辆电池的半壁江山。如今，在售电动汽车配备的锂电池主要有磷酸铁锂电池及三元锂电池两种，且这两种电池在自身特点上存在显著差异，因此我们有必要对其进行一番细致的讲解与对比。
磷酸铁锂电池为什么安全？
聊聊新能源车的电池
相比于早期的锰酸锂电池，磷酸铁锂电池在能量密度上并未有太大差别，约为100-110Wh/kg，但其热稳定性是目前车用锂电池中最好的，当电池温度处于500-600℃高温时，其内部化学成分才开始分解，而同属锂电池的钴酸锂电池在180-250℃时就内部化学成分就已处于不稳定状态。换而言之，磷酸铁锂电池的安全性在锂电池中首屈一指，也正因如此，其也成为目前电动车电池的主要门类之一。
特斯拉为何选择三元锂电池？
聊聊新能源车的电池
与磷酸铁锂电池相比，三元锂电池在重量能量密度上要高出许多，约为200Wh/kg，这也就意味着同样重量的三元锂电池比磷酸铁锂电池的续航里程更长。不过其缺点也显而易见，当自身温度为250-350℃时，内部化学成分就开始分解，因此对电池管理系统提出了极高的要求，需要为每节电池分别加装保险装置，除此之外，由于单体体积很小，所以单车要的电池单体数量非常庞大，以MODELS为例，7000余节18650三元锂电池才能满足一辆车的装配用量，这无疑又为电池管理系统进一步加大了控制难度。因此，目前市场在售车型中，只有特斯拉一家使用的是三元锂电池。
二、飞轮电池
聊聊新能源车的电池
飞轮电池是上世纪90年代提出的一种新概念电池，也属于物理电池的一种。简单来说就是利用类似飞轮转动时产生能量的原理来实现自身充放电的。不过飞轮电池仅作辅助能源使用，其功能类似于我们常见的制动能量回收系统。即便如此，我们依然有理由相信，随着技术的不断发展及价格进一步降低，飞轮电池的应用前景将十分广阔。
三、镍氢电池
聊聊新能源车的电池
镍氢电池是目前除锂电池外另一主流电动车动力电池种类，于上世纪90年代后逐渐发展开来，如以丰田普锐斯为代表的很多混合动力汽车均采用此类电池作为储能元件。其能量密度与普通的锂电池差距并不大，约为70-100Wh/kg，但由于电池单体电压仅为1.2V，是锂电池的1/3，因此在需求电压一定的情况下，其电池组的体积要比锂电池大上一些。
“经过大家认真的思考和投票，相信磷酸铁锂电池在某一个局部强势回归。”这是比亚迪锂电事业部副总沈晞对磷酸铁锂动力电池的预测。
不久之前，有业内人士分析，磷酸铁锂电池可能会“回潮”。“回潮”的意思是指已经消失了的旧事物、旧习惯、旧思想等重新出现。尽管磷酸铁锂电池在乘用车领域的应用越来越少，但是它在商用车领域还是有很大的发挥空间。所以，磷酸铁锂电池从来就没有消失过，又何谈“回潮”。
客车领域的活跃分子
相比元三元锂电池，磷酸铁锂电池的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；在高温与高热环境下的稳定性高，缺点是量密度较低。
商用车尤其是客车搭载的电池量都很大，为了减少热失控带来的风险，磷酸铁锂电池成为了电动客车厂家的首选。
数据可以很好的说明这一点。（这个数据是根据汽车销量反向计算得出，而且只计算国内市场，并且没有考虑库存和运输在途的产品，与实际的电池产量数据可能略有出入。）
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2017年新能源乘用车市场动力电池装机量137GWh，其中76％的为三元锂电池，装机量10．34GWh，磷酸铁锂电池在新能源乘用车车型中装机2．98GWh，占比22％；剩下的2％是锰酸锂电池，共0．23GWh。
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相比之下，新能源客车市场动力电池搭载量14．3GWh，其中磷酸铁锂电池12．84GWh，占比90％；三元锂电池只有0．03GWh，占0．21％
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专用车领域里，三元锂电池依然是大头，磷酸铁锂电池占将近1／4。
乘用车全面奔向三元锂
2018年补贴新政里，续航里程、能量密度和百公里电耗这三个因素决定了纯电动汽车的补贴额度，而磷酸铁锂电池的特点跟补贴要求可以说是背道而驰：能量密度低，同样的电池质量所含电量低，造成续航里程不尽人意；如果一味的增加电池量，整备质量也会大幅提升，过大的整备质量会造成百公里电耗不达标。
比亚迪刚上市的腾势500不久前在拉萨举办了媒体试驾会，其工况续航451km，60km等速最大续航号称超过了600km！可以说是国内市面上续航最高的乘用车了。最长续航的纯电动汽车竟然用的是磷酸铁锂电池，说出来你敢信？
不过腾势500刚做完宣传，新款的腾势就出现在了工信部的名录上，最大的变化就是新腾势采用了三元锂电池，而非磷酸铁锂。
尽管现款腾势500采用磷酸铁锂电池能实现451km的续航，但是它也付出了一定的代价，那就是其整备质量超过了2吨！
2吨的整备质量是什么概念，作为一个B级三厢车，腾势500的整备质量超过了魏派VV7（1960～1985kg）这样的中型SUV，直逼中大型SUV丰田普拉多（2065～2285kg）。
原因很明显，磷酸铁锂电池能量密度低，比亚迪为了提高腾势500的总电量不得不加装大量的电池，以至于整备质量超过了2吨。车重在汽车设计领域是一个很让人头疼的因素，它会带来各种各样的负面影响，比如车辆制动性能减弱、转向力变大、惯性增加等。想必是腾势500为了提高续航里程，在部分性能上做出了妥协。
所以，比亚迪开窍了。
对比新旧腾势的参数不难发现，新腾势虽然续航里程减少了近50km，但补贴却提高了。
按照2018年补贴新政来计算，现款腾势500的电池系统能量密度为105．72Wh／kg，百公里电耗15．9kWh／100km，能获得的国家补贴金额为5＊0．6＊1．1＝3．3万；新腾势的电池系统能量密度为141．61Wh／kg，百公里电耗15．1kWh／100km，能获得的国家补贴金额为5＊1．1＊1．1＝6．05万。续航少了50km，补贴却额外多了2．75万。
连engineeredwithDAIMLERGROUP的腾势都切换三元锂电池了，我们有什么理由还在乘用车领域坚守磷酸铁锂呢？
到头来都是钱的问题
磷酸铁锂电池已经在新能源客车领域的广泛应用，而能量密度限制了其在乘用车领域的发展，这是现实。
按照沈晞的说法，比亚迪大规模量产的磷酸铁锂方壳电池的能量密度为165Wh／kg，未来的上限是200Wh／kg；而量产的三元方壳电池单体的能量密度达到了190Wh／kg，未来采用高镍正极材料搭配石墨负极，能量密度最高能达到260Wh／kg；在此基础上，硅碳负极材料则是突破300Wh／kg的关键。
第一电动网咨询了一些动力电池从业者得知，未来提高磷酸铁锂电池的能量密度的方式有两个：一是通过添加锰酸锂，采用磷酸锰铁锂正极材料；二是跟三元锂一样，采用硅碳负极材料。
高工产研锂电研究所GGII数据显示，2017年底磷酸铁锂动力电池组价格从年初的1．8～1．9元／Wh下降到年底的1．45～1．55元／Wh；三元动力电池组价格从年初的1．7～1．8元／Wh下降到年底的1．4～1．5元／Wh。看来，磷酸铁锂电池在成组后的价格也未占有很大的优势。
之所以会有磷酸铁锂电池“回潮”的说法，无非是因为补贴政策逐年调整（也可以说是退坡），若2020年补贴消失后，三元锂电池上游原材料（尤其是钴）价格居高不下，车企可能会转变思路，磷酸铁锂电池再次变得热门起来。一名曾任职于宁德时代的工程师小伙伴说：“磷酸铁锂电池如果使用硅碳负极材料，即便实现了200Wh／kg的能量密度，跟三元锂电池相比未必能便宜很多，难道不应该是大家联合把三元锂的价格搞下来吗？”
换个角度，2020年200Wh／kg的磷酸铁锂电池单体，装车之后能达到的续航里程也就是在300～400km之间，跟2018年一个水平，这对消费者来说不是好事。
钴价飞涨，不管是电池企业还是整车厂都有压力。如果说腾势切换三元锂电池，以牺牲续航里程为代价是为了多拿补贴的话。那在2020年的无补贴时代，若200Wh／kg磷酸铁锂电池价格低廉，车企为了控制成本纷纷采用磷酸铁锂电池，将产品的续航里程维持在两年前的水平，想想都觉得魔幻，这将不会形成一个健康的市场。
我们需要磷酸铁锂电池在客车领域继续发光发热，但乘用车领域还得寄希望于三元锂电池，只求“钴奶奶”别这么要命。
