三元锂vs磷酸铁锂谁优谁劣？
来源：宝鄂实业
2019-10-20 13:47
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目前，国内动力电池主要分为两类。根据阴极材料的不同，将其分为磷酸铁锂基和三元材料基。虽然两者都属于二次电池，但由于材料的不同，在最终使用水平上反映出来的性能还是有很大的不同。
三元材料还是磷酸铁锂？
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）。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。
三元锂电池是以锰酸镍钴为正极材料，石墨为负极材料的锂电池。与磷酸铁锂不同，三元锂电池的电压平台很高，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大。此外，三元锂电池在高倍率充电和耐低温方面也有很大的优势。
在电池方面，没有所谓谁好谁坏。它只是应用于实际的使用场景。与磷酸铁锂电池相比，三元锂电池更适合目前和未来的家用电动汽车。
三元电池更适合乘用车
更好的低温放电性能
中国幅员辽阔，气候复杂。东北三省最北端到海南岛最南端的气温变化非常丰富。以北京为例，作为电动汽车的主要市场，夏季最高气温在40℃左右，冬季基本在-16℃左右，甚至更低。该温度范围明显适用于低温性能较好的三元锂电池。但是，注重耐高温性能的磷酸铁锂电池在北京冬季会有点弱。
“相对25℃容量”是指不同温度下的放电容量与25℃下的放电容量之比。该值能准确反映电池在不同温度条件下的衰减情况。越接近100%，电池的性能越好。
由上图可见，以25℃为参考室温，两种电池在55℃和25℃下的放电容量几乎相同。但在-20℃时，三元锂电池比磷酸铁锂电池有明显的优势。
更高的能量密度
根据国内领先的三重材料18650圆柱形电池企业bick电池提供的数据，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，我国主流磷酸铁锂电池的能量密度只有150wh/kg左右。据我国电池行业专家分析，未来几年磷酸铁锂电池的能量密度能达到300wh/kg的希望不大。
与巨大的电动客车不同，空间始终是家用电动汽车的第一位。能量密度较低的磷酸铁锂电池将占用少量的车内空间，由于质量较重，使用时放电范围将受到很大影响。相对而言，高能量密度的三元锂电池不仅可以解决重量问题，还可以节省家用空间。
更高的充电效率
除了续航能力外，充电也是电动汽车实际使用的重要组成部分，三元锂电池在充电效率方面比磷酸铁锂电池有很大优势。
目前市场上最常用的充电方式是恒流恒压充电。一般来说，恒流充电是在充电开始时使用的。此时电流较大，充电效率较高。当电压达到一定值后，将电流降为恒压充电，使电池充电更充分。在此过程中，恒流充电容量与电池总容量之比称为恒流比。在电池充电过程中，测量电池的充电效率是一个关键值。一般情况下，百分比越大，恒流阶段充电越高，说明电池具有更高的充电效率。
从表中可以看出，三元锂电池和磷酸铁锂电池在10C以下充电时，恒流比没有明显差异。当充电速率大于10c时，磷酸铁锂电池的恒流比迅速下降，充电效率迅速下降。
保证循环寿命
对于家用车来说，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使用习惯，因此使用寿命完全可以保证。
以目前容量较大的18650电池为例，经过1000次充放电循环后，电池容量仍能保持原来容量的90%以上。
由于笔者本人也是电动车的车主，只有全年冬季最冷的一个月，当暖气频繁开启时，才能每两天充电一次，其余时间基本上是每三到四天充电一次。假设按每年平均3天收费计算，每年需要收费6次左右，1000次使用的循环寿命约为8年，基本超过中国消费者的平均换车周期。
安全的材料和工艺
传统内燃机车最危险的部分是能量巨大的燃料。液体燃料一旦燃点低，容易发生汽油泄漏等爆炸事故，极易造成巨大的安全隐患。
新能源汽车的动力电池，通过完整的电池管理系统（BMS）监控，每节电池都能得到最精确的控制，防止事故发生。
以bic 18650电池产品为例。在单电池工艺中，bick选择在正负极分别配置保护性添加剂和反应性添加剂，以防止电解液分解引起的安全问题。同时，增设陶瓷隔膜、负陶瓷涂层等安全防护措施，从根本上控制事故。此外，Bick小汽缸18650电池组模式在每个电池之间保持足够的安全距离，以确保单个电池的事故不会影响其他电池。
三元材料是未来方向
在电动汽车领域，美国的特斯拉一直是国内诸多车企的标杆。而谈到传统车企研发新能源汽车的实力，宝马i3的推出也成为了教科书般的典范。有趣的是，这两款车都选择了三元锂电池作为动力电池。反观国内市场，像江淮、比亚迪、北汽等不少汽车厂商也开始将旗下原本使用磷酸铁锂电池的车型换装三元锂电池。
技术不分好坏，只有适合或者不适合。国内外车企对于电池类型选择的“不谋而合”也绝对不是巧合。相信在不久的将来，电动汽车的电池市场将会重新洗牌，三元锂电池凭借其耐低温、高能量密度、高充电效率、不错的循环寿命以及更强的安全性等特性，也会在新的市场中站稳脚跟。
