磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池怎么區(qū)分

來(lái)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(qū)分？目前國(guó)內(nèi)的動(dòng)力電池主要分為兩個(gè)派系，根據(jù)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(fù)進(jìn)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(yīng)該先對(duì)這兩者的區(qū)別有一個(gè)簡(jiǎn)單的了解。

　　磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池怎么區(qū)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(jià)格低且磷、鐵存在于地球的資源含量豐富，不會(huì)有供料問(wèn)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(huán)壽命長(zhǎng)，在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高。磷酸鐵鋰電池至少具有以下五大優(yōu)點(diǎn)：更高的安全性、更長(zhǎng)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(diǎn)是磷酸鐵鋰電池存在一些性能上的缺陷，如振實(shí)密度與壓實(shí)密度很低，導(dǎo)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(chǎn)品一致性差；知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)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(jù)清華大學(xué)歐陽(yáng)明高解釋?zhuān)罕敬握{(diào)查中所稱(chēng)的"三元"材料，指的是正極是三元，負(fù)極是石墨的通常說(shuō)法中的"三元?jiǎng)恿﹄姵?quot;。而在實(shí)際研發(fā)應(yīng)用中，還有一種正極是三元，負(fù)極是鈦酸鋰的，通常被稱(chēng)為"鈦酸鋰"，其性能比較安全，壽命比較長(zhǎng)，不屬于普通所說(shuō)的三元材料。三元鋰電池能量密度高，循環(huán)性能好于正常鈷酸鋰。目前，隨著配方的不斷改進(jìn)和結(jié)構(gòu)完善，電池的標(biāo)稱(chēng)電壓已達(dá)到3.7V，在容量上已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)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(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。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(yōu)勢(shì)。

　　缺點(diǎn)是三元材料動(dòng)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(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，導(dǎo)致高溫安全性差，且pH值過(guò)高易使單體脹氣，進(jìn)而引發(fā)危險(xiǎn)，目前造價(jià)較高。

　　總結(jié)：對(duì)比之下，三元聚合物鋰電池的確有著更優(yōu)于磷酸鐵鋰電池的特質(zhì)，但是目前隨著新能源它的發(fā)展卻受到了阻礙，但是總得來(lái)說(shuō)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(shù)據(jù)上來(lái)看，在能量密度方面，三元鋰電池優(yōu)于磷酸鐵鋰電池。而目前國(guó)家新能源汽車(chē)的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)視電池系統(tǒng)的能量密度而定，其具體政策就是，新能源乘用車(chē)電池系統(tǒng)能量密度超過(guò)120Wh/kg，就可以享受1.1倍的補(bǔ)貼，介于90Wh/kg和120Wh/kg之間只能享受1倍補(bǔ)貼。非快充類(lèi)純電動(dòng)客車(chē)電池能量密度高于115Wh/kg的按1.2倍給予補(bǔ)貼。

　　●安全性

　　三元鋰電池液態(tài)電解質(zhì)易燃易爆，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中容易觸發(fā)“熱失控”，在充放電過(guò)程中鋰枝晶的生長(zhǎng)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(shí)際使用中具有耐高溫、安全穩(wěn)定性強(qiáng)、循環(huán)性能更好的優(yōu)勢(shì)。

　　●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(fù)極材料的鋰電池，因此成本會(huì)比磷酸鐵鋰電池貴很多。

　　在市場(chǎng)應(yīng)用上，以磷酸鐵鋰為電芯所組成的電池較為簡(jiǎn)單，不需要太多保護(hù)輔助設(shè)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(jié)合一套復(fù)雜的電池保護(hù)設(shè)備，而這些設(shè)備都加大了汽車(chē)的重量，使得三元電池在能量密度上的優(yōu)勢(shì)削弱了，目前無(wú)法完全取代磷酸鐵鋰。綜合能量密度、循環(huán)壽命、低溫性能等方面，三元電池綜合性能優(yōu)于磷酸鐵鋰電池，但是在穩(wěn)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(qū)，在冬天0-5度的氣溫下，鐵鋰的表現(xiàn)大約是夏天的75%左右，大功率車(chē)大電流條件下，甚至?xí)?。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(qū)，下降的會(huì)更多一點(diǎn)。不同地域的客戶，在選擇鋰電材料的時(shí)候，這點(diǎn)是必須要考慮到的。

　　●實(shí)際壽命

　　鐵鋰電池質(zhì)量比較好的情況下，1年衰減量可以控制在5%以?xún)?nèi)，第二年可以在15%以?xún)?nèi)。三元鋰電池類(lèi)型的，1年降幅在7-10%，2年在20-25%。當(dāng)然，具體也和使用負(fù)荷，使用頻率有關(guān)系，這里只是一個(gè)大概的表述。

　　●充電效率

　　除了續(xù)航之外，充電也是電動(dòng)汽車(chē)在實(shí)際使用中的重要環(huán)節(jié)，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(yōu)勢(shì)。目前市面上較為常見(jiàn)的充電方式為恒流恒壓式充電。一般在充電開(kāi)始時(shí)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?cè)萘康谋戎担Q(chēng)為恒流比。它是衡量一組電池在充電過(guò)程中充電效率的關(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。

　　總的來(lái)說(shuō)，作為目前動(dòng)力電池的主力軍，磷酸鐵鋰電池能量密度已經(jīng)基本達(dá)到理論的極致，但是由于成本，安全等方面的優(yōu)勢(shì)，使得在工業(yè)化生產(chǎn)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(duì)較大，低溫性能不好，可以在壽命期內(nèi)保持相對(duì)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(diǎn)：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(yōu)勢(shì)，壽命后期會(huì)有比較明顯下降，一般壽命3左右年。

　　技術(shù)不分好壞，只有適合或者不適合。國(guó)內(nèi)外車(chē)企對(duì)于電池類(lèi)型選擇的“不謀而合”也絕對(duì)不是巧合。相信在不久的將來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)的電池市場(chǎng)將會(huì)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(cuò)的循環(huán)壽命以及更強(qiáng)的安全性等特性，也會(huì)在新的市場(chǎng)中站穩(wěn)腳跟。

　　以上就是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的區(qū)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?yōu)樾”娺x擇，而磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池則得到更廣泛的推廣應(yīng)用。