三元锂电池和磷酸铁锂电池的优缺点分别是什么？究竟谁厉害？

磷酸铁锂电池：是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。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。其工作电压适中(3.2V)、单位重量下电容量大(170mAh/g)、高放电功率、可快速充电且循环寿命长，在高温与高热环境下的稳定性高。

磷酸铁锂电池的特点在于安全性高，高倍率充放电特性和较长的循环寿命。文献显示，在充电条件为1C倍率充电至3.65V，然后转恒压至电流下降到0.02C，之后以1C倍率放电至截止电压2.0V，循环1600次之后电池容量仍有初始容量的80%。磷酸铁锂电池至少具有以下五大优点：更高的安全性、更长的使用寿命、不含任何重金属和稀有金属(原材料成本低)、支持快速充电、工作温度范围广。

 

 

磷酸铁锂电池的缺点在于其性能受温度影响大，尤其是低温环境下，放电能力和容量均会大幅度降低。此外，磷酸铁锂的能量密度较低，仅算电池的重量能量密度只有120Wh/kg，如果计算整个电堆，包括电池管理系统、散热等零部件的能量密度就更低了。远远不能达到国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020 年)》明确提出“电池模块的能量密度要求是大于 150 瓦时/公斤”的要求。此外，磷酸铁锂电池材料的制备成本与电池的制造成本较高，电池成品率低，产品一致性差。

三元锂电池：正极材料使用镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2)三元正极材料的锂电池。这种材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三种材料的优点，形成了三种材料三相的共熔体系，由于三元协同效应其综合性能优于任一单组合化合物。重量能量密度能够达到200Wh/kg。据清华大学欧阳明高解释：本次调查中所称的"三元"材料，指的是正极是三元，负极是石墨的通常说法中的"三元动力电池"。而在实际研发应用中，还有一种正极是三元，负极是钛酸锂的，通常被称为"钛酸锂"，其性能比较安全，寿命比较长，不属于普通所说的"三元材料。"

三元锂电池的优点是能量密度高，循环性能好于正常钴酸锂。目前，随着配方的不断改进和结构完善，电池的标称电压已达到3.7V，在容量上已经达到或超过钴酸锂电池水平。

 

 

三元锂电池的安全性较差，由于镍钴铝的高温结构不稳定，导致热稳定性差，且pH值过高易使单体胀气，进而引发危险。250-300℃就会发生分解，遇到电池中可燃的电解液、碳材料后一点就着，产生的热量进一步加剧正极分解，在极短的时间内就会爆燃。车祸中，外力撞击会损坏电池隔膜，进而导致短路，而短路时发出的热量会造成电池热失控，并迅速将温度升至300℃以上，存在自燃风险。因此，对于三元锂电池而言，其电池管理系统、散热系统就至关重要。磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。虽然目前市面上大多数新能源车型已经转而使用三元锂电池，但是在新能源车发展的早期阶段，不少车辆都采用了磷酸铁锂电池作为储能装置。尤其是以比亚迪车型为主，在2017年大面积转向三元锂电池之前，绝大多数比亚迪车型都搭载了磷酸铁锂电池。

 

那么，为何大量纯电动车都选择了磷酸铁锂电池呢？这主要有以下几个原因。首先，磷酸铁锂电池的使用寿命较长，一般情况下，它的循环寿命可以达到2000次以上。

 

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。