鉅大LARGE | 點擊量：917次 | 2019年06月19日
磷酸鐵鋰和三元鋰究竟哪種電池更好？
評價電池性能好壞最關(guān)鍵的指標(biāo)就是電池能量密度，電池能量密度的概念和其他物質(zhì)密度的概念一樣，簡單來說就是單位重量或體積下電池含有的電能。
打個比方，兩塊同樣大小和重量的礦石，一種含雜質(zhì)較多，一種含量高，那么毫無疑問含量高的顯然更值錢。
電池的能量密度和礦石的含量一樣，相同體積或重量下，能量密度越高提供的電能也就越多，續(xù)航相對也越長，提高電池能量密度等于增加了車輛續(xù)航。
磷酸鐵鋰電池（LFP）是用磷酸鐵鋰作正極材料的鋰離子電池，三元鋰電池則是一種以鎳鈷元素作為正極材料，以錳鹽或鋁鹽來穩(wěn)定化學(xué)架構(gòu)的鋰電池，主要有NCM（鎳鈷錳）和NCA（鎳鈷鋁）。
受制于化學(xué)特性，磷酸鐵鋰電池的電壓平臺低，磷酸鐵鋰電池的能量密度大概在140Wh/kg左右。而三元鋰電池電壓高，能量密度基本為240Wh/kg。也就是說，在相同電池重量下，三元鋰的能量密度是磷酸鐵鋰材料能量密度的1.7倍。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
毫無疑問，在能量密度上三元鋰電池優(yōu)勢明顯，不過不同“配方”的三元鋰電池它的能量密度也會有差異（鎳、鈷、錳/鋁三者不同比例）。
特斯拉使用的21700NCA三元鋰電池電芯的能量密度高達(dá)260Wh/kg，是目前的量產(chǎn)電動車?yán)镒罡叩?，它的鎳鈷鋁比例為8:1.5:0.5，屬于“高鎳電池”。
在NCM電池中，按照鎳鈷錳三者含量的不同，可分為NCM111、NCM523、NCM622、NCM811（數(shù)字代表鎳鈷錳的比例）。
按照目前的對電池續(xù)航里程的要求，高鎳的NCM811是重點突破方向。因為隨著鎳元素含量的升高，三元正極材料的比容量逐漸升高，電芯的能量密度也會隨之提高。
但是從表格來看，兩種NCA811和NCM811中顯然前者性能更優(yōu)秀，那到底該走NCA路線，還是走NCM路線？
其實選擇不難，鎳鈷鋁電池對制作工藝要求高、成本高且技術(shù)掌握在日韓手中，另一方面容易在較高溫度的情況下導(dǎo)致熱失控。
鎳鈷錳電池的續(xù)航表現(xiàn)不如鎳鈷鋁電池，但好處是含錳三元體系熱穩(wěn)定性更佳更為安全，所以國內(nèi)主要研發(fā)鎳鈷錳電池。
安全性
磷酸鐵鋰的熱穩(wěn)定性是目前車用鋰電池中最好的，電熱峰值大于350℃，當(dāng)電池溫度處于500-600℃高溫時，其內(nèi)部化學(xué)成分才開始分解。
三元鋰電池的熱穩(wěn)定性較差，300℃左右就開始分解，因此對電池管理系統(tǒng)的要求非常高，需要防過溫保護(hù)裝置和電池管理系統(tǒng)來保護(hù)電池的安全。所以在高溫條件，磷酸鐵鋰的安全性相對較高。
低溫性能
冬天電動車?yán)m(xù)航里程衰減已經(jīng)是司空見慣了，磷酸鐵鋰電池的低溫性能要劣于三元鋰電池。磷酸鐵鋰電池溫度使用下限值-20℃，且低溫環(huán)境下放電性能差，在0℃時的容量保持率約60～70%，-10℃時為40～55%，-20℃時為20～40%。三元鋰電池低溫溫度使用下限值-30℃，低溫放電性能好，和磷酸鐵鋰電池相同低溫條件下，冬季時里程衰減不到15%，明顯高于磷酸鐵鋰電池。
當(dāng)然，為了避免出現(xiàn)明顯的里程衰減現(xiàn)象，大多數(shù)車輛現(xiàn)在都有相應(yīng)的熱管理來保證電動車冬季性能。
壽命
電池壽命就是電池在多次完全充放電后的電量衰減，一般電動車電池充滿后衰減到原有80%電量就代表電池該換了。
磷酸鐵鋰電池的完全充放電循環(huán)次數(shù)大于3500次后電量才會衰減到原有的80%。也就是說如果每天充放電一次，磷酸鐵鋰電池也要將近10年才出現(xiàn)明顯衰減現(xiàn)象。
而三元鋰電池比磷酸鐵鋰電池壽命短一些，完全充放電循環(huán)大于2000次會開始出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，也就是大概在6年的時間，當(dāng)然通過電池管理和車輛電控系統(tǒng)也可以稍微延長一點電池壽命，但是也只能是稍加延緩。
當(dāng)然，電動車電池是由多個單體電池串并而成，其工作狀態(tài)類似木桶效應(yīng)，一只木桶能盛多少水，并不取決于最長的那塊木板，而是取決于最短的那塊木板。電池組類似，只有在電池性能高度一致時，壽命發(fā)揮才能接近單體電池的水平。
成本
在電池成本上，磷酸鐵鋰電池也有巨大優(yōu)勢，它沒有貴重金屬（鎳鈷金屬元素），所以在生產(chǎn)成本上較低。
三元鋰電池使用了鎳鈷錳多種材料，并且高鎳電池的生產(chǎn)需要比較嚴(yán)格的工藝環(huán)境，目前成本比較高。
并且經(jīng)過這幾年的開發(fā)，作為關(guān)鍵材料鋰、鈷等金屬資源開始吃緊，尤其是金屬鈷，它的價格一路飛漲，報價在20萬元/噸以上。而一噸電解鎳的價格，目前也就11萬出頭。所以也倒逼著電池企業(yè)往811路線，提升鎳的含量，降低鈷的含量，也能帶來成本的降低。
鎳氫電池
鎳氫電池是目前除鋰電池外另一種主流電動車動力電池，主要在上世紀(jì)90年代后逐漸發(fā)展開來，以豐田為代表的很多混合動力汽車都是采用這種電池，不過近年來它們也逐漸換用三元鋰電池了。
鎳氫電池的能量密度約為70-100Wh/kg，電池單體電壓僅為1.2V，是鋰電池的1/3，因此在需求電壓一定的情況下，它的電池組體積會大一點。
另外相比鋰電池，鎳氫電池需要更注重電池的充放電管理。這是因為鎳氫電池具有“記憶效應(yīng)”，電池在循環(huán)充放電過程中容量會出現(xiàn)衰減，過度充電或放電，都會加劇電池的容量損耗。
所以鎳氫電池的充放電區(qū)間會控制在總?cè)萘康囊欢ò俜直确秶?，避免過度充放電來降低容量衰減速度。
