磷酸铁锂锂电池与三元锂电池的性能有什么区别？
来源：宝鄂实业
2019-07-17 09:57
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所谓磷酸铁锂电池，就是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。这一类电池的特点是不含贵重金属元素(比如钴等)。在实际使用中，磷酸铁锂电池具有耐高温，安全稳定性强，价格便宜，循环性能更好的优势。
而三元材料锂电池是指使用镍钴锰酸锂做为正极材料，石墨作为负极材料的锂电池。与磷酸铁锂不同，三元锂电池电压平台很高，这也就意味着在相同的体积或是重量下，三元锂电池的比能量、比功率更大。除此之外，在大倍率充电、和耐低温性能等方面，三元锂电池也有很大的优势。
铁锂标称电压3.2-3.3V，锰系3.6-3.7V，这个是最明显的区别。铁锂体系的优点：理论寿命长，理论耐过充过放性能优良。三元体系的优点：能量密度高，低温性能好，体积小，放电线性好。铁锂的缺点：体积大，重量大，放电线性不好，低温性能差。
三元体系的缺点：循环寿命略差，高温条件下寿命差。
三元材料电池更适合乘用车
低温放电性能更好
我国幅员辽阔，气候复杂，从最北端的东北三省到最南端的海南诸岛温度变化非常丰富。以北京为例，作为电动汽车的主力市场，北京夏季最高温度在40℃左右，而冬季则基本保持在零下16℃左右，甚至更低。这样的温度区间显然适合低温性能更佳的三元锂电池。而注重耐高温性能的磷酸铁锂电池在北京的冬季会显得有些乏力。
“相对25℃容量”是指不同温度条件下放电容量与25℃时放电容量的比值。该数值能够准确反映出电池在不同温度条件下续航的衰减，越接近100%，电池表现越好。
从上图中能够看出，以25℃为基准常温，两类电池在55℃高温下放电与常温25℃下放电，放电容量几乎没有差别。但在零下20℃时，三元锂电池与磷酸铁锂电池相比有比较明显的优势。
能量密度更高
根据国内三元材料18650圆柱电池龙头企业——比克电池提供的资料，其18650电池的能量密度已经达到了232Wh/kg，后续将会进一步提高至293Wh/kg。而相比之下，目前国内主流的磷酸铁锂电池能量密度也仅达到150Wh/kg左右，据国内电池行业专家剖析，未来几年之内，磷酸铁锂电池的能量密度能够达到300Wh/kg的希望非常渺茫。
不同于体积庞大的电动巴士，对于家用电动汽车来说，空间永远是第一位的。能量密度较低的磷酸铁锂电池将会占据原本就不多的汽车空间，并且由于更重的质量，在使用时的放电续航也会受到比较大的影响。相对而言能量密度较高的三元锂电池在解决重量问题的同时也为家庭用车节省出了空间。
充电效率更高
除了续航之外，充电也是电动汽车在实际使用中的重要环节，而三元锂电池在充电效率方面较磷酸铁锂电池有着非常大的优势。
目前市面上较为常见的充电方式为恒流恒压式充电。一般在充电开始时先采用恒流充电，此时的电流较大，充电效率相对更高。而在电压达到一定数值之后，降低电流改为恒压充电，这样可以让电池充的比较满一些。在这个过程中，恒流充电容量与电池总容量的比值，称为恒流比。它是衡量一组电池在充电过程中充电效率的关键数值。通常百分比越大说明在恒流阶段充入的电量越高，也就证明该电池的充电效率更高。
从表中可以看出，三元锂电池与磷酸铁锂电池在10C以下充电时，恒流比无明显差距，10C以上倍率充电时，磷酸铁锂电池恒流比例迅速降低，充电效率迅速降低。
循环寿命有保障
对于家庭用车来说，三元材料和磷酸铁锂动力电池的额定循环寿命都远远超过了实际用户的使用习惯，因此在使用寿命上可以完全放心。此外，磷酸铁锂电池在热稳定性方面也有着一定的优势，在所有锂电池中，磷酸铁锂电池的热稳定性最佳。其电热峰值可达350-500℃，当温度达到500℃左右时，内部化学成分才开始分解。这样的特性也使得磷酸铁锂电池的安全性得到了保证。
磷酸铁锂电池得到广泛推广的原因还在于其较低的成本，众所周知，电池成本在一辆纯电动汽车的总成本中占比极大，降低电池成本是提升车辆性价比最有效的方式之一。对于磷酸铁锂电池来说，其不含钴等贵重元素，原料为资源含量丰富的磷、铁，所以成本相对容易控制。
磷酸铁锂能量密度不占优势
虽然磷酸铁锂电池有着上述优点，不过它也存在一些缺点，使得近两年车企纷纷抛弃磷酸铁锂电池转而使用三元锂电池。其中最主要的一项就在于，此类电池的能量密度较低，相同续航里程下，采用磷酸铁锂电池的车辆自重更高，而过高的自重对于能耗的控制显然是不利的。另外，我国的新能源政策也在逐年提高对于能量密度的要求，受限于材料本身的特性，磷酸铁锂电池的能量密度很难得到提高，这也是其被弃用的原因之一。
下面咱们来说说最近主流的一类电池——三元锂电池。
三元锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂三元正极材料的锂电池。相比磷酸铁锂电池，三元锂电池的综合表现更为平均，能量密度较高，体积比能量也更高，并且随着电池产业的发展，三元锂电池的价格也来到了一个厂家能够接受的范围。
三元锂电池综合表现均衡
三元锂电池最大的优势在于电池能量密度高，其储能密度通常在200Wh/kg以上，相对于磷酸铁锂的90-120Wh/kg来说，这样的表现对于轻量化设计更加友好，也更适合现阶段新能源乘用车市场对续航里程的需求。
三元锂电池的缺点也同样突出，其分解温度在250-350℃左右，此时内部化学成分开始分解，释放氧分子，在高温作用下电解液会迅速燃烧，增加电池发生自燃及爆炸的风险。因此搭载三元锂电池的车型对电池管理系统提出了极高的要求，在设计过程中需要做好过充保护、过放保护、过温保护和过流保护等。不过随着技术的进步，尤其是在应用了陶瓷隔膜之后，三元锂电池的安全问题已得到改善，由于其出色的综合表现，目前在市场上得到了大量应用。
