磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池怎么區分

來源：存能電氣  日期：2019-05-19 14:32  瀏覽量：次

　　磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池怎么區分？目前國內的動力電池主要分為兩個派系，根據正極材料的不同分為磷酸鐵鋰派和三元材料派。雖然兩者均屬于二次電池，都可以反復進行充放電使用，但由于材料的差異，在最終反映到使用層面的性能還是有比較大的差別。要想搞清楚究竟哪種電池更好，我們應該先對這兩者的區別有一個簡單的了解。

　　磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池怎么區分？

　　磷酸鐵鋰電池

　　磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。其特色是不含鈷等貴重元素，原料價格低且磷、鐵存在于地球的資源含量豐富，不會有供料問題。其工作電壓適中（3.2V）、單位重量下電容量大（170mAh/g）、高放電功率、可快速充電且循環壽命長，在高溫與高熱環境下的穩定性高。磷酸鐵鋰電池至少具有以下五大優點：更高的安全性、更長的使用壽命、不含任何重金屬和稀有金屬（原材料成本低）、支持快速充電、工作溫度范圍廣。

　　缺點是磷酸鐵鋰電池存在一些性能上的缺陷，如振實密度與壓實密度很低，導致鋰離子電池的能量密度較低；材料的制備成本與電池的制造成本較高，電池成品率低，一致性差；產品一致性差；知識產權問題。

　　三元聚合物鋰電池

　　三元鋰電池正極材料使用鎳鈷錳酸鋰（Li（NiCoMn）O2）三元正極材料的鋰電池。據清華大學歐陽明高解釋：本次調查中所稱的"三元"材料，指的是正極是三元，負極是石墨的通常說法中的"三元動力電池"。而在實際研發應用中，還有一種正極是三元，負極是鈦酸鋰的，通常被稱為"鈦酸鋰"，其性能比較安全，壽命比較長，不屬于普通所說的三元材料。三元鋰電池能量密度高，循環性能好于正常鈷酸鋰。目前，隨著配方的不斷改進和結構完善，電池的標稱電壓已達到3.7V，在容量上已經達到或超過鈷酸鋰電池水平。

　　三元鋰電池是指使用鎳鈷錳酸鋰做為正極材料，石墨作為負極材料的鋰電池。與磷酸鐵鋰不同，三元鋰電池電壓平臺很高，這也就意味著在相同的體積或是重量下，三元鋰電池的比能量、比功率更大。除此之外，在大倍率充電、和耐低溫性能等方面，三元鋰電池也有很大的優勢。

　　缺點是三元材料動力鋰電池主要有鎳鈷鋁酸鋰電池、鎳鈷錳酸鋰電池等，由于鎳鈷鋁的高溫結構不穩定，導致高溫安全性差，且pH值過高易使單體脹氣，進而引發危險，目前造價較高。

　　總結：對比之下，三元聚合物鋰電池的確有著更優于磷酸鐵鋰電池的特質，但是目前隨著新能源它的發展卻受到了阻礙，但是總得來說三元聚合物鋰電池更好。

　　●能量密度比較

　　磷酸鐵鋰電池單體，能量密度為120Wh/kg，成組后為80Wh/kg；三元鋰電池單體，能量密度為180Wh/kg，成組后能量密度為110Wh/kg。從數據上來看，在能量密度方面，三元鋰電池優于磷酸鐵鋰電池。而目前國家新能源汽車的補貼標準視電池系統的能量密度而定，其具體政策就是，新能源乘用車電池系統能量密度超過120Wh/kg，就可以享受1.1倍的補貼，介于90Wh/kg和120Wh/kg之間只能享受1倍補貼。非快充類純電動客車電池能量密度高于115Wh/kg的按1.2倍給予補貼。

　　●安全性

　　三元鋰電池液態電解質易燃易爆，在長期使用過程中容易觸發“熱失控”，在充放電過程中鋰枝晶的生長容易刺破隔膜，引起電池短路，造成安全隱患。而磷酸鐵鋰電池在實際使用中具有耐高溫、安全穩定性強、循環性能更好的優勢。

　　●成本方面

　　由于磷酸鐵鋰電池不含有貴重金屬材料，因此原材料成本就可以被壓縮的非常低廉。而三元鋰電池是以鎳鈷錳酸鋰做為正極材料，石墨作為負極材料的鋰電池，因此成本會比磷酸鐵鋰電池貴很多。

　　在市場應用上，以磷酸鐵鋰為電芯所組成的電池較為簡單，不需要太多保護輔助設備，而三元電池雖然電池電芯密度很高，但由于其安全性差不耐高溫，所以必須結合一套復雜的電池保護設備，而這些設備都加大了汽車的重量，使得三元電池在能量密度上的優勢削弱了，目前無法完全取代磷酸鐵鋰。綜合能量密度、循環壽命、低溫性能等方面，三元電池綜合性能優于磷酸鐵鋰電池，但是在穩定性以及成本上，磷酸鐵鋰仍具有牢固的地位。

　　●低溫性能

　　鐵鋰電池的低溫性能是硬傷，江浙地區，在冬天0-5度的氣溫下，鐵鋰的表現大約是夏天的75%左右，大功率車大電流條件下，甚至會更低。三元鋰電池在同樣氣溫下，大約是夏天的90%左右，有下降，但還不太明顯。更靠北方的地區，下降的會更多一點。不同地域的客戶，在選擇鋰電材料的時候，這點是必須要考慮到的。

　　●實際壽命

　　鐵鋰電池質量比較好的情況下，1年衰減量可以控制在5%以內，第二年可以在15%以內。三元鋰電池類型的，1年降幅在7-10%，2年在20-25%。當然，具體也和使用負荷，使用頻率有關系，這里只是一個大概的表述。

　　●充電效率

　　除了續航之外，充電也是電動汽車在實際使用中的重要環節，而三元鋰電池在充電效率方面較磷酸鐵鋰電池有著非常大的優勢。目前市面上較為常見的充電方式為恒流恒壓式充電。一般在充電開始時先采用恒流充電，此時的電流較大，充電效率相對更高。而在電壓達到一定數值之后，降低電流改為恒壓充電，這樣可以讓電池充的比較滿一些。在這個過程中，恒流充電容量與電池總容量的比值，稱為恒流比。它是衡量一組電池在充電過程中充電效率的關鍵數值。通常百分比越大說明在恒流階段充入的電量越高，也就證明該電池的充電效率更高。

　　總的來說，作為目前動力電池的主力軍，磷酸鐵鋰電池能量密度已經基本達到理論的極致，但是由于成本，安全等方面的優勢，使得在工業化生產上仍被需求。綜合多種因素，磷酸鐵鋰電池的使用特性大致可以表述為：尺寸相對較大，低溫性能不好，可以在壽命期內保持相對平緩的衰減速率，一般用5年左右是可以的；三元體系的特點：體積小，可以裝更大的容量，冬天性能下降不多，初期容量較大，比鐵鋰有明顯的里程優勢，壽命后期會有比較明顯下降，一般壽命3左右年。

　　技術不分好壞，只有適合或者不適合。國內外車企對于電池類型選擇的“不謀而合”也絕對不是巧合。相信在不久的將來，電動汽車的電池市場將會重新洗牌，三元鋰電池憑借其耐低溫、高能量密度、高充電效率不錯的循環壽命以及更強的安全性等特性，也會在新的市場中站穩腳跟。

　　以上就是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的區別，因能量性能和稀有金屬成本的原因，錳酸鋰、鈦酸鋰和鈷酸鋰電池逐漸變為小眾選擇，而磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池則得到更廣泛的推廣應用。