磷酸鐵鋰離子電池

磷酸鐵鋰離子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(huán)壽命長，在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高。磷酸鐵鋰離子電池至少具有以下五大優(yōu)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。

缺點是磷酸鐵鋰離子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(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；知識產(chǎn)權(quán)問題。

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三元聚合物鋰離子電池

三元鋰離子電池正極材料使用鎳鈷錳酸鋰（Li（NiCoMn）O2）三元正極材料的鋰離子電池。據(jù)清華大學(xué)歐陽明高解釋：本次調(diào)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"三元動力鋰電池"。而在實際研發(fā)應(yīng)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。三元鋰離子電池能量密度高，循環(huán)性能好于正常鈷酸鋰。目前，隨著配方的不斷改進和結(jié)構(gòu)完善，電池的標稱電壓已達到3.7V，在容量上已經(jīng)達到或超過鈷酸鋰離子電池水平。

三元鋰離子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離子電池。與磷酸鐵鋰不同，三元鋰離子電池電壓平臺很高，這也就意味著在相同的體積或是重量下，三元鋰離子電池的比能量、比功率更大。除此之外，在大倍率充電、和耐低溫性能等方面，三元鋰離子電池也有很大的優(yōu)勢。

缺點是三元材料動力鋰離子電池重要有鎳鈷鋁酸鋰離子電池、鎳鈷錳酸鋰離子電池等，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值過高易使單體脹氣，進而引發(fā)危險，目前造價較高。

總結(jié)：比較之下，三元聚合物鋰離子電池的確有著更優(yōu)于磷酸鐵鋰離子電池的特質(zhì)，但是目前隨著新能源它的發(fā)展卻受到了阻礙，但是總得來說三元聚合物鋰離子電池更好。

●能量密度比較

磷酸鐵鋰離子電池單體，能量密度為120Wh/kg，成組后為80Wh/kg；三元鋰離子電池單體，能量密度為180Wh/kg，成組后能量密度為110Wh/kg。從數(shù)據(jù)上來看，在能量密度方面，三元鋰離子電池優(yōu)于磷酸鐵鋰離子電池。而目前國家新能源汽車的補貼標準視電池系統(tǒng)的能量密度而定，其具體政策就是，新能源乘用車電池系統(tǒng)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

三元鋰離子電池液態(tài)電解質(zhì)易燃易爆，在長期使用過程中容易觸發(fā)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。而磷酸鐵鋰離子電池在實際使用中具有耐高溫、安全穩(wěn)定性強、循環(huán)性能更好的優(yōu)勢。

●成本方面

由于磷酸鐵鋰離子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。而三元鋰離子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離子電池，因此成本會比磷酸鐵鋰離子電池貴很多。

在市場應(yīng)用上，以磷酸鐵鋰為電芯所組成的電池較為簡單，不要太多保護輔助設(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)雜的電池保護設(shè)備，而這些設(shè)備都加大了汽車的重量，使得三元電池在能量密度上的優(yōu)勢削弱了，目前無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)于磷酸鐵鋰離子電池，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

鐵鋰離子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，大功率車大電流條件下，甚至?xí)?。三元鋰離子電池在同樣氣溫下，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

鐵鋰離子電池質(zhì)量比較好的情況下，1年衰減量可以控制在5%以內(nèi)，第二年可以在15%以內(nèi)。三元鋰離子電池類型的，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(guān)系，這里只是一個大概的表述。

●充電效率

除了續(xù)航之外，充電也是電動汽車在實際使用中的重要環(huán)節(jié)，而三元鋰離子電池在充電效率方面較磷酸鐵鋰離子電池有著非常大的優(yōu)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(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。在這個過程中，恒流充電容量與電池總?cè)萘康谋戎?，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(guān)鍵數(shù)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，作為目前動力鋰電池的主力軍，磷酸鐵鋰離子電池能量密度已經(jīng)基本達到理論的極致，但是由于成本，安全等方面的優(yōu)勢，使得在工業(yè)化生產(chǎn)上仍被需求。綜合多種因素，磷酸鐵鋰離子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(nèi)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(yōu)勢，壽命后期會有比較明顯下降，一般壽命3左右年。

技術(shù)不分好壞，只有適合或者不適合。國內(nèi)外車企關(guān)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，三元鋰離子電池憑借其耐低溫、高能量密度、高充電效率不錯的循環(huán)壽命以及更強的安全性等特性，也會在新的市場中站穩(wěn)腳跟。