磷酸铁锂电池和三元锂电池如何区分

Lv.2

磷酸铁锂离子电池

磷酸铁锂离子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。磷酸铁锂离子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。

缺点是磷酸铁锂离子电池存在一些性能上的缺陷，如振实密度与压实密度很低，导致锂离子电池的能量密度较低；材料的制备成本与电池的制造成本较高，电池成品率低，一致性差；产品一致性差；知识产权问题。

三元聚合物锂离子电池

三元锂离子电池正极材料使用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2）三元正极材料的锂离子电池。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”三元动力锂电池“。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。三元锂离子电池能量密度高，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离子电池水平。

三元锂离子电池是指使用镍钴锰酸锂做为正极材料，石墨作为负极材料的锂离子电池。与磷酸铁锂不同，三元锂离子电池电压平台很高，这也就意味着在相同的体积或是重量下，三元锂离子电池的比能量、比功率更大。除此之外，在大倍率充电、和耐低温性能等方面，三元锂离子电池也有很大的优势。

缺点是三元材料动力锂离子电池重要有镍钴铝酸锂离子电池、镍钴锰酸锂离子电池等，由于镍钴铝的高温结构不稳定，导致高温安全性差，且pH值过高易使单体胀气，进而引发危险，目前造价较高。

总结：比较之下，三元聚合物锂离子电池的确有着更优于磷酸铁锂离子电池的特质，但是目前随着新能源它的发展却受到了阻碍，但是总得来说三元聚合物锂离子电池更好。

●能量密度比较

磷酸铁锂离子电池单体，能量密度为120Wh/kg，成组后为80Wh/kg；三元锂离子电池单体，能量密度为180Wh/kg，成组后能量密度为110Wh/kg。从数据上来看，在能量密度方面，三元锂离子电池优于磷酸铁锂离子电池。而目前国家新能源汽车的补贴标准视电池系统的能量密度而定，其具体政策就是，新能源乘用车电池系统能量密度超过120Wh/kg，就可以享受1.1倍的补贴，介于90Wh/kg和120Wh/kg之间只能享受1倍补贴。非快充类纯电动客车电池能量密度高于115Wh/kg的按1.2倍给予补贴。

●安全性

三元锂离子电池液态电解质易燃易爆，在长期使用过程中容易触发热失控，在充放电过程中锂枝晶的生长容易刺破隔膜，引起电池短路，造成安全隐患。而磷酸铁锂离子电池在实际使用中具有耐高温、安全稳定性强、循环性能更好的优势。

●成本方面

由于磷酸铁锂离子电池不含有贵重金属材料，因此原材料成本就可以被压缩的非常低廉。而三元锂离子电池是以镍钴锰酸锂做为正极材料，石墨作为负极材料的锂离子电池，因此成本会比磷酸铁锂离子电池贵很多。

在市场应用上，以磷酸铁锂为电芯所组成的电池较为简单，不要太多保护辅助设备，而三元电池虽然电池电芯密度很高，但由于其安全性差不耐高温，所以必须结合一套复杂的电池保护设备，而这些设备都加大了汽车的重量，使得三元电池在能量密度上的优势削弱了，目前无法完全取代磷酸铁锂。综合能量密度、循环寿命、低温性能等方面，三元电池综合性能优于磷酸铁锂离子电池，但是在稳定性以及成本上，磷酸铁锂仍具有牢固的地位。

●低温性能

铁锂离子电池的低温性能是硬伤，江浙地区，在冬天0-5度的气温下，铁锂的表现大约是夏天的75%左右，大功率车大电流条件下，甚至会更低。三元锂离子电池在同样气温下，大约是夏天的90%左右，有下降，但还不太明显。更靠北方的地区，下降的会更多一点。不同地域的客户，在选择锂电材料的时候，这点是必须要考虑到的。

●实际寿命

铁锂离子电池质量比较好的情况下，1年衰减量可以控制在5%以内，第二年可以在15%以内。三元锂离子电池类型的，1年降幅在7-10%，2年在20-25%。当然，具体也和使用负荷，使用频率有关系，这里只是一个大概的表述。

●充电效率

除了续航之外，充电也是电动汽车在实际使用中的重要环节，而三元锂离子电池在充电效率方面较磷酸铁锂离子电池有着非常大的优势。目前市面上较为常见的充电方式为恒流恒压式充电。一般在充电开始时先采用恒流充电，此时的电流较大，充电效率相对更高。而在电压达到一定数值之后，降低电流改为恒压充电，这样可以让电池充的比较满一些。在这个过程中，恒流充电容量与电池总容量的比值，称为恒流比。它是衡量一组电池在充电过程中充电效率的关键数值。通常百分比越大说明在恒流阶段充入的电量越高，也就证明该电池的充电效率更高。

总的来说，作为目前动力锂电池的主力军，磷酸铁锂离子电池能量密度已经基本达到理论的极致，但是由于成本，安全等方面的优势，使得在工业化生产上仍被需求。综合多种因素，磷酸铁锂离子电池的使用特性大致可以表述为：尺寸相对较大，低温性能不好，可以在寿命期内保持相对平缓的衰减速率，一般用5年左右是可以的；三元体系的特点：体积小，可以装更大的容量，冬天性能下降不多，初期容量较大，比铁锂有明显的里程优势，寿命后期会有比较明显下降，一般寿命3左右年。