磷酸铁锂电池与三元锂电池怎么区分

来源：存能电气  日期：2019-05-19 14:32  浏览量：次

　　磷酸铁锂电池与三元锂电池怎么区分？目前国内的动力电池主要分为两个派系，根据正极材料的不同分为磷酸铁锂派和三元材料派。虽然两者均属于二次电池，都可以反复进行充放电使用，但由于材料的差异，在最终反映到使用层面的性能还是有比较大的差别。要想搞清楚究竟哪种电池更好，我们应该先对这两者的区别有一个简单的了解。

　　磷酸铁锂电池与三元锂电池怎么区分？

　　磷酸铁锂电池

　　磷酸铁锂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。

　　三元聚合物锂电池

　　三元锂电池正极材料使用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2）三元正极材料的锂电池。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电池水平。

　　三元锂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电池。与磷酸铁锂不同，三元锂电池电压平台很高，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，三元锂电池也有很大的优势。

　　缺点是三元材料动力锂电池主要有镍钴铝酸锂电池、镍钴锰酸锂电池等，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：对比之下，三元聚合物锂电池的确有着更优于磷酸铁锂电池的特质，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电池更好。

　　●能量密度比较

　　磷酸铁锂电池单体，能量密度为120Wh/kg，成组后为80Wh/kg；三元锂电池单体，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，三元锂电池优于磷酸铁锂电池。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电池，因此成本会比磷酸铁锂电池贵很多。

　　在市场应用上，以磷酸铁锂为电芯所组成的电池较为简单，不需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，而三元锂电池在充电效率方面较磷酸铁锂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，作为目前动力电池的主力军，磷酸铁锂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。

　　技术不分好坏，只有适合或者不适合。国内外车企对于电池类型选择的“不谋而合”也绝对不是巧合。相信在不久的将来，电动汽车的电池市场将会重新洗牌，三元锂电池凭借其耐低温、高能量密度、高充电效率不错的循环寿命以及更强的安全性等特性，也会在新的市场中站稳脚跟。

　　以上就是磷酸铁锂电池和三元锂电池的区别，因能量性能和稀有金属成本的原因，锰酸锂、钛酸锂和钴酸锂电池逐渐变为小众选择，而磷酸铁锂电池和三元锂电池则得到更广泛的推广应用。