三元锂离子电池PK磷酸铁锂电池两者谁更适合电动汽车？
来源：宝鄂实业
2019-05-14 19:32
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为什么从这个角度讨论，如果我的话，我会直接看两家企业谁在汽车本身上更有前途——我认为电池类型只是电动汽车发展中的一个小问题，而电动汽车的本质依旧是汽车。
具体到电池本身，三元材料目前还没有解决安全问题。特斯拉已经出现多次着火爆炸事故，而这还是在电池单体为18650的情况下。如果采用大单体电池(题主举例的60Ah的就是了)，那么怎么解决安全问题呢？
而磷酸铁锂，基本上到瓶颈了，肯定没前途了。比亚迪正在研究往里加料……呵呵，加了料其实也是另外一种三元了……不过，就像前面说的，换电池只是分分钟的事情~除了比亚迪这种由电池发展到车的对电池路线很依赖，其他车型对电池依赖极低——需要什么电池，只要给电池厂家下单，规定了产品参数，就ok了。三元锂和磷酸铁锂都是动力电池的正极材料，对电池能量密度有着决定性作用，所以在电池命名规则上，多以正极材料来命名，三元锂电池和磷酸铁锂电池的由来皆是如此。
国内的新能源汽车企业，早期大多采用磷酸铁锂电池作为能量来源。
磷酸铁锂电池则是采用磷酸铁锂（LiFePO4）作为正极材料，用铁元素来做电池原料，一来成本低廉，二安全性较高。磷酸铁锂晶体中的P-O键非常稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会发生结构崩塌发热或形成强氧化性物质，拥有良好的安全性。因此，国内的新能源汽车企业，早期大多采用磷酸铁锂电池作为能量来源。
三元锂电池到底是哪三元？
三元锂电池的“三元”指的是包含镍（Ni）、钴（Co）、锰（Mn）或铝（Al）三种金属元素的聚合物，在三元锂电池中做正极。三者缺一不可，在电池内部发挥巨大的作用。
- 镍：主要作用是提升电池的体积能量密度，是提升续航里程的主要突破口，但含量过多会导致镍离子占据锂离子位置（镍氢混排），导致容量下降。
- 钴：抑制阳离子的混排，用以提升稳定性和延长电池的寿命，此外，也决定了电池的充放电速度和效率（倍率性能），但过高的钴含量会导致实际容量降低。
- 铝或锰：钴是十分昂贵的稀有金属成本高昂，锰或铝的作用在于降低正极材料成本，同时提升电池的安全性和稳定性。
三元锂离子电池PK磷酸铁锂电池，谁更厉害？
如题主所问，两者谁更适合电动汽车？先来看看以下几个维度的对比：
高温安全性比较：
- 三元锂电池的三元材料会在200℃时发生分解
- 磷酸铁锂电池的分解温度在800℃，更不容易着火，安全性相对较高
低温衰减性能比较：
- 三元锂电池的低温性能优异，在-20℃条件下可保持正常电池容量的约70%~80%，磷酸铁锂电池在-20℃条件下只能保持正常电池容量的约50%~60%，显然三元锂电池更适应北方低温地区的使用条件
- 气温低于-10℃，磷酸铁锂电池衰减得非常快，经过不到100次充放电循环，电池容量将下降到初始容量的20%，基本与寒冷地区的使用绝缘
制造成本比较：
- 三元锂电池所必需的钴元素在我国储量较少，大部分靠海外进口，所以三元锂电池的成本必然居高不下
- 磷酸铁锂电池所需原材料无需进口，供应充足，价格稳定，成本相对较低
能量密度比较：
- 三元锂电池的能量密度较高，通过调节镍、钴、锰（或铝）三种金属元素比例，还有极大的提升空间
- 磷酸铁锂电池能量密度较低，基本已经达到理论极致
能量密度、低温性能，倍率性能等方面，三元锂离子电池综合性能优于磷酸铁锂电池，但是在稳定性以及成本上，磷酸铁锂电池占据优势。在目前的应用市场上，新能源客车的电池主要为磷酸铁锂电池，而三元锂离子电池因其优势成为乘用车商业化首选。
在国家补贴新政对能量和续航提出更高要求后，在小型乘用车领域，三元锂电池已经全面取代磷酸铁锂电池。
装同等重量的电池，磷酸铁锂电池可以行驶350公里，但是三元锂电池可以行驶500公里。此外，三元锂离子电池还可以通过不同的摩尔比，让电池呈现不同的特性，如333体系（镍钴锰比例1：1：1）、523体系（镍钴锰比例为5：2：3）、622体系（天际ME7用的就是万向622体系软包电芯）、811体系等。其中，第一个数据镍的占比越高，续航越高，但是成本更高，安全性也较低；最后的数据锰（或铝）的比例越高，续航偏低，成本更低。
在高密度、高续航的背后，必须承担镍化学性能活泼带来的安全隐患。连特斯拉Model X这样的技术领先产品，也曾在国内外多次发生电池组起火燃烧的事故。在动力电池的淘汰赛中，三元锂电池的安全性提升是至关重要的命题，也是每一个新能源车企必须解决的核心问题。在天际ME7上，我们也用自己的方式实现关于电池安全的承诺。
电芯：万向最新一代三元622体系软包电芯
- 重量轻，容量大，安全性能好，电芯能量密度达258wh/kg
- 通过USABC针刺测试EUCAR2，实现不冒烟，不起火，不爆炸、不漏液
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Pack：上海捷新的电池集成
- 具有主动热管理系统，低温加热充电、低温行驶加热、温度均衡、高温冷却、系统保温等功能，实现电池寿命和安全的最优策略
- 电池系统具有电池状态监测，故障诊断处理、充放电保护、碰撞保护、绝缘保护，手动断电等多重安全保护
电池托架：陶瓷铝合金高强度电池托架
- 强化剧烈碰撞情况下对动力电池组的防护能力，轻量化设计优化整车质量
除此之外，我们还在积极探索和布局未来电池技术，比如更安全更高效的固态电池。天际汽车是同行业中率先布局固态电池技术的新能源整车企业，目前已和台湾辉能签订战略合作协议，按照目前的技术研发迭代进度，2021年天际汽车将在乘用车上逐步小批量使用固态电池，整车续航和安全能力将会得到极大提升。相信，届时关于动力电池的争议，会涌现更多更好的答案。
磷酸铁锂电池的电压平台太长太平，使得soc估计变得异常困难，而soc估计是电池管理的基础，或者说是核心。。这会影响到电池组的一致性管理，进而影响到具体的功能，例如续航里程估计、soh管理等。
这个问题很难解决，随着电池管理技术的不断前进，这种由电化学性质决定的弱点可能会进一步放大。这有可能会成为磷酸铁锂电池技术路线上的一个大坑。
