三元鋰與磷酸鐵鋰電池有什么區(qū)別？

隨著新能源汽車的使用越來(lái)越廣泛，車載鋰電池技術(shù)越來(lái)越受到重視。目前新能源汽車上搭載的鋰電池主要是以比亞迪為代表的磷酸鐵鋰電池和以特斯拉為代表的三元鋰電池，那究竟誰(shuí)才是新能源市場(chǎng)的大哥呢？

本文將從五個(gè)方面對(duì)比這兩種鋰電池，當(dāng)然，在這之前，我們需要先了解一下鋰電池的原理。

鋰離子電池通常以碳材料為負(fù)極，以含鋰的化合物為正極，電池的中間有一層隔膜，避免正負(fù)極短路。

在充放電過(guò)程中，鋰離子在正負(fù)極間往返，充電時(shí)，鋰離子從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極；放電時(shí)，鋰離子則從片層結(jié)構(gòu)的碳中析出，重新和正極的化合物結(jié)合。

在離子的嵌入與脫嵌過(guò)程中，同時(shí)伴隨著等當(dāng)量的電子的嵌入與脫嵌，也就產(chǎn)生了電流。

所謂磷酸鐵鋰電就是只用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池，這一類電池的特點(diǎn)是不含貴重金屬元素。

在實(shí)際使用中，磷酸鐵鋰電池具有耐高溫、安全穩(wěn)定性強(qiáng)、價(jià)格便宜和循環(huán)性能更好的優(yōu)勢(shì)。而三元鋰電池，是指使用鎳鈷錳酸鋰作為正極材料，石墨作為負(fù)極材料的鋰電池，與磷酸鐵鋰不同，三元鋰電池電壓平臺(tái)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。

單論電池也沒(méi)有所謂的誰(shuí)更好，誰(shuí)更差，只是套用到實(shí)際使用場(chǎng)景中，根據(jù)不同的使用情況，有不同的選擇。下面我們從幾個(gè)方面來(lái)比較一下兩款電池的區(qū)別。

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安全性方面

安全性方面在鋰電池原理中，我們談到在鋰電池的中間有一層隔膜可以防止正負(fù)極短路，當(dāng)電池被尖銳物體刺穿時(shí)，隔膜也被刺穿，從而正負(fù)極短路會(huì)引發(fā)電池本身發(fā)熱甚至爆炸。

而刀片電池順利通過(guò)針刺測(cè)試，證實(shí)了這種鋰電池的高安全性。另外，磷酸鐵鋰正極材料本身的熱穩(wěn)定性就比三元鋰要好很多，在500攝氏度以內(nèi)，都有著極高的穩(wěn)定性，超過(guò)800攝氏度時(shí)才有發(fā)生熱失控，此外，即便發(fā)生熱失控，磷酸鐵鋰電池的放熱也非常緩慢，且分解時(shí)不會(huì)釋放氧氣，減少了起火的風(fēng)險(xiǎn)。

相比之下，三元鋰電池在300攝氏度左右就開始溶解了，在新能源汽車自燃事件中，確實(shí)也是三元鋰電池車型占據(jù)更大比例。

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低溫放電方面

如果在北京，因?yàn)橄募咀罡邷囟仍?0攝氏度左右，而冬季則基本保持在零下16攝氏度左右甚至更低，所以這樣的溫度區(qū)間，就適合低溫性能更佳的三元鋰電池。

從數(shù)據(jù)上能夠看出，兩類電池在零下20攝氏度，三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池相比有比較明顯的優(yōu)勢(shì)。

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能量密度方面

根據(jù)國(guó)內(nèi)三元鋰電池龍頭企業(yè)比克電池提供的資料，其18650圓柱電池單體的能量密度已經(jīng)達(dá)到了232Wh/kg，封裝成電池組的能量密度大約是150Wh/kg，而目前國(guó)內(nèi)的磷酸鐵鋰電池單體的能量密度大約為180Wh/kg左右。

但比亞迪開發(fā)的刀片電池可以將電芯呈片狀排列，就像是刀片一樣，刀片電池組的能量密度雖然只有140Wh/kg，但是這種長(zhǎng)電新方案提升了電芯的重組效率，體積能量密度提升高達(dá)50%。

這意味著，在同樣的電池組尺寸之內(nèi)，刀片電池可以裝入更多電芯，續(xù)航里程和三元鋰電池幾乎相當(dāng)。

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充電效率方面

目前市面上較為常見的充電方式為恒流恒壓式充電，一般在充電開始實(shí)施，先采用恒流充電，此時(shí)的電流較大，充電效率相對(duì)更高，而在電壓達(dá)到一定數(shù)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(gè)過(guò)程中，恒流充電容量與電池總量的比值稱為恒流比，它是衡量一組電池在充電中充電效率的關(guān)鍵數(shù)值，通常百分比越大，說(shuō)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。

充放電電流與電池的總量比值為充放電倍率，從數(shù)據(jù)中可以看出，三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池在十倍率以下充電時(shí)，恒流比無(wú)明顯差距，十倍率以上充電時(shí)磷酸鐵鋰電池恒流比例迅速降低，充電效率迅速降低，由此可以看出，在充電效率上，三元鋰電池優(yōu)勢(shì)比較大。

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循環(huán)壽命方面

如果把剩余容量為初始容量的80%作為測(cè)試結(jié)束點(diǎn)，目前磷酸鐵鋰電池經(jīng)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，循環(huán)壽命在3500次以上，部分達(dá)到5000次。

而三元鋰電池測(cè)試循環(huán)壽命在2500次左右，在循環(huán)壽命這一個(gè)點(diǎn)上，磷酸鐵鋰電池比三元鋰電池的真實(shí)壽命要長(zhǎng)許多。

在同等循環(huán)次數(shù)下，磷酸鐵鋰電池的剩余容量也比三元鋰電池只多不少，三元鋰電池循環(huán)3900次，剩余容量66%，磷酸鐵鋰電池循環(huán)5000次，剩余容量84%，磷酸鐵鋰電池優(yōu)勢(shì)明顯，對(duì)于家庭用車來(lái)說(shuō)，三元鋰材料和磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的額定循環(huán)壽命都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了實(shí)際用戶的使用習(xí)慣，因此，在使用壽命上可以完全放心。

從以上的五方面的對(duì)比可以看出，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池是各有優(yōu)勢(shì)，并沒(méi)有絕對(duì)性的誰(shuí)好誰(shuí)壞。

所以，在選擇新能源汽車時(shí)，要根據(jù)所處的環(huán)境等各種因素來(lái)選擇合適的電池類型，這樣才能讓自己的愛車發(fā)揮出最佳狀態(tài)。

原文標(biāo)題：三元鋰與磷酸鐵鋰電池，誰(shuí)才是新能源市場(chǎng)的大哥？

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