磷酸铁锂电池和三元锂电池性能上的差异有哪些？
来源：宝鄂实业
2019-09-22 22:37
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磷酸铁锂电池与三元磷酸锂电池的比较
两种电池都使用锂，而且它们的循环寿命是可以保证的。但是，阴极和阴极材料以及电池管理系统不同，其性能特点也不同。
所谓磷酸铁锂电池，是指以磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池。这种电池的特点是没有贵金属元素（如钴等）。由于不含贵金属材料，磷酸铁锂电池的原材料成本可以非常低。
在实际应用中，磷酸铁锂电池具有耐高温、安全稳定、价格低廉、循环性能好等优点。比如比亚迪就专门生产这种电池。市场上还有一种叫A123的锂电池，实际上是一种磷酸铁锂电池。它主要在制造过程中使用纳米技术，提高电池的充放电能力。万向集团收购了A123公司，然后是以电池为基础的菲斯克汽车公司。
三元锂电池是以锰酸锂镍钴为正极材料，石墨为负极材料的锂电池。与磷酸铁锂不同，三元锂电池具有高压平台，这意味着在相同体积或重量下，三元锂电池的比能量和比功率都较高。此外，三元锂电池在高倍率充电和耐低温方面具有很大的优势。特斯拉S型使用松下18650电池组，一种三组分锂电池，比通常的5号电池要大。
1。能量密度与续航里程的比较
与磷酸铁锂电池相比，三元锂电池具有更高的能量密度和电压，因此同等重量的电池比磷酸铁锂电池具有更大的容量和跑得更远更快的能力。特斯拉S型车的通电里程超过400公里。北汽EV200采用韩国SK公司生产的三元锂电池。其理论巡航里程为200公里，而其前身EV150使用磷酸铁锂电池，续航里程仅为150公里。
据我国三元材料18650圆柱形电池龙头企业自行车电池提供的信息，目前18650电池的能量密度已达到232wh/kg，未来将进一步提高到293wh/kg。相比之下，目前国内主流的磷酸铁锂电池能量密度只有150wh/kg左右。据国内电池行业专家分析，未来几年磷酸铁锂电池的能量密度达到300wh/kg的希望不大。
2。空间占有率比较
对于大型电动客车，占用空间的影响较小。但对于家用电动汽车来说，空间占用更为重要。低能量密度磷酸铁锂电池在原车中所占空间较小，且由于重量较大，在使用过程中放电时间会受到很大影响。相对而言，高能量密度的锂离子电池不仅解决了重量问题，还为家用车节省了空间。
三。低温放电性能比较
三元电池和磷酸铁锂电池在不同温度下的放电性能如下图所示。（“相对25摄氏度容量”是指不同温度下的放电容量与25摄氏度时的放电容量之比。该值能准确反映不同温度下电池寿命的下降。越接近100%，电池的性能越好。
从图中可以看出，当温度为25℃、55℃和25℃时，两种电池的放电容量几乎相同。但在零下20c时，三元锂电池比磷酸铁锂电池有明显的优势。
中国幅员辽阔，气候复杂。从东北三省最北端到海南岛最南端，气温变化非常丰富。以北京为例，作为电动汽车的主要市场，北京夏季最高气温在40摄氏度左右，而冬季仍保持在零下6摄氏度左右，甚至更低。这种温度范围明显适用于低温性能较好的三元锂电池。以耐高温性能为主的磷酸铁锂电池，在北京冬季将显得很弱。
4。充电效率比较
除了续航能力，充电也是电动汽车实际使用中的一个重要环节，锂离子电池在充电效率方面比磷酸铁锂电池有很大优势。
目前市场上常见的充电方式是恒流恒压充电。一般在充电开始时采用恒流充电，此时电流较大，充电效率相对较高。当电压达到一定值时，电流降低，充电变为恒压，使电池更加饱满。在此过程中，恒流充电容量与电池总容量之比称为恒流比。电池组在充电过程中的充电效率是衡量电池组充电效率的关键值。百分比越高，恒流阶段充电越高，说明电池效率更高。
从表中可以看出，当充电少于100小时时，三元锂电池和磷酸铁锂电池的恒流比没有明显差异。在充电100小时以上时，磷酸铁锂电池的恒流比迅速下降，充电效率迅速下降。
5。成本比较
（1）研发费用
虽然三元锂电池的理论寿命为2000次充放电循环，但在实际使用中，经过900次充放电循环后，电池容量基本降低到55%。这就是说，全功率只能运行一半的原始里程。然而，如果每个电池充放电被控制在0%～50%或25%～75%的周期内，即使没有充放电光伏电池的能量，即使在3000次充放电循环之后，电池的容量基本上可以维持在70%左右。所以这需要一个非常好的电池管理系统，这就是为什么特斯拉非常自豪自己的电池管理系统。
磷酸铁锂电池不依赖电池管理系统，研发成本低。经过3000次0-100%充放电后，磷酸铁锂电池的容量下降到80%。因此，磷酸铁锂电池的电池管理系统并不复杂，这进一步降低了车辆开发的成本。2015，比亚迪的纯电动公共汽车是由磷酸铁锂电池供电的。
（2）原材料成本
与磷酸铁锂电池相比，三元电池对贵金属的需求量更大，其中最重要的是钴矿石，事实上，我国拥有丰富的锂矿石和氧化铁磷酸盐储量，因此生产磷酸铁锂电池具有优势。然而，我国钴矿资源匮乏，用钴元素生产三元锂电池难度较大。因此，在我国许多汽车企业，包括电池企业的早期发展磷酸铁锂电池是非常现实的。例如，2015年，中国主流电池制造商生产磷酸铁锂电池。当时，三元锂电池电动汽车基本上是国外品牌产品（日本的松下，韩国的SK等），价格比同等等级的磷酸铁锂电池更贵。
6。安全性比较
三元锂材料将在200度左右分解。而且化学反应更剧烈，会释放出氧分子，在高温的作用下，电解液燃烧迅速，会发生更多的连锁反应。磷酸铁锂在700-800度的温度下分解，不像锂三元材料那样释放氧分子，燃烧强度也较小。
简单地说，锂三元材料比磷酸铁锂材料更容易点燃。当内部短路或阴极材料遇水时，会发生明火。所以一般来说，18650块电池是由一个钢壳保护的。特斯拉的电池组由大约7000块18650块电池组成。虽然具有全方位的防护，但在极端碰撞事故中仍存在一定的火灾隐患。
磷酸铁锂电池更稳定。即使被刺穿或短路，它们也不会爆炸和燃烧，也不会在350摄氏度时点燃（锂三元电池在200摄氏度时无法携带）。因此，在安全性能方面，磷酸铁锂电池略胜一筹。
7。循环寿命比较
对于国产车，三元材料和磷酸铁锂动力电池的额定循环寿命远远超过了实际用户的习惯，因此可以完全保证使用寿命。以目前自行车电池大容量18650电池为例
