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磷酸铁锂VS三元锂，谁更胜一筹？

智享新汽车 2023-06-07 07:54
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铁锂磷酸离子电池具有长循环寿命和良好的安全性，采用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池具有很多优点。
这种电池中不含有昂贵的钴等元素，因此原材料成本较低，而磷、铁这些资源是充足的。

此外，该电池具有高放电功率和快速充电的特点，可以循环使用寿命长。更令人欣慰的是，在高温和高热环境下，该电池也表现出优异的稳定性。

目前磷酸铁锂电极材料是最为安全的锂离子电池正极材料之一，其循环使用寿命可长达2000次以上。

研究表明，在充电时以1倍率充电至3.65V，然后转至恒压充电至电流下降至0.02倍率，之后以1倍率放电至2.0V截止电压，在1600循环后，电池容量仍可保持初始容量的80%。

采用磷酸铁锂离子电池的原因有很多。这种电池具有优秀的快充性能，在3C倍充的条件下，只需要15分钟即可充满55%的电量，30分钟可充电至少95%的容量。

此外，它还具有经济实用的特点，标准充电(5小时)可循环2000次以上，而且产业技术成熟，技术门槛降低，因此，许多厂商都选择采用这种电池。
除了具有长寿命和优异的充放电性能外，该电池的化学稳定性和高温稳定性也十分出色。
在700-800℃才会开始分解，即使在遇到冲击、针刺或短路等问题时，也不会释放氧分子或发生剧烈燃烧，因此其安全性能十分突出。

磷酸铁锂电池还具有高工作电压、大能量密度、长循环寿命、小自放电率和无记忆效应等优点。

磷酸铁锂离子电池存在若干问题，主要是因为其性能容易受到温度的影响，尤其是在低温环境下，放电容量和容量都会明显下降。除此之外，磷酸铁锂电池的能量密度较低，其重量电池能量密度仅为每千克120Wh。

三元锂离子电池是一种高能量密度电池，具有耐受低温的特性。

三元锂离子电池采用镍钴锰酸锂作为正极材料和过渡金属嵌入氧化锂的材料作为负极材料。这种材料是一种三元正极材料，含有镍、钴和锰三种元素。三种材料形成了三相共晶体系，综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂的优点。
由于三元协同效应，此电池的性能比任何单一化合物组合要好，其重能量密度可达200Wh/kg。

三元锂离子电池与磷酸铁锂有所不同，其电压平台较高。这就意味着，相同的体积或重量下，三元锂离子电池比能量和比功率更大。

在大倍率充电和低温性能方面，三元锂离子电池也有着显著的优势。在北方冬季寒冷的气候中，三元锂离子电池的低温性能更为突出，而磷酸铁锂电池的高温性能在该季节可能相对不足。

三元锂离子电池的安全性相对较差。这是因为三元锂离子电池的热稳定性不佳，在250-300℃时会分解。如果遇到电池中的可燃电解液，碳材料就会点燃，并产生更多的热量，加速正极的分解。
在很短的时间内，电池就会发生火灾。当发生车祸时，外界的撞击会破坏电池隔膜，导致短路。而短路时产生的热量会使电池过热并失控，温度迅速升高至300℃以上，存在着自燃的风险。
对于三元锂离子电池及其电池管理系统和散热系统的管理非常重要。

在三元材料中，镍钴铝18650电池的温度超过180℃时会自行加热，一旦起火很难控制。

而磷酸铁锂材料则需要高达250℃才能产生放热现象。与磷酸铁锂材料相比，三元锂材料更容易着火。

为了增强产品的安全性，可以采用具有耐高温性的材料，同时在电池内安装泄压阀以控制内部压力，主动调节电流并实时监测电池充电状态，以及采用断电装置强制切断电流回路，这些措施都可以有效提升三元锂离子电池的安全性。

循环寿命方面，磷酸铁锂离子电池和三元电池差不多，单个电芯的循环寿命可达到3000次以上。

但是，由于使用环境的复杂性，当这些电芯组合起来使用时，它们的使用寿命可能会有所下降。

锂电池价格相对较低，而且锂电池4102属于环保电池，可以循环使用。相比之下，磷酸铁锂电池不属于环保材料，无法进行循环使用，所提供的电力也稍逊一筹。

当三元锂电池处于高温、密闭环境下时，电解液可能会在高温作用下快速燃烧，从而增加电池自燃或自爆的风险。

如果不正确回收，其中的正极材料也会对环境造成重金属污染。


磷酸铁锂电池具有许多优点，例如耐高温、安全性高、稳定性强、价格实惠、循环性能更佳等。

其所需原材料价格低廉，而磷和铁都是地球上资源丰富的元素，故不存在供应短缺的问题。

随着电池组结构开发技术的不断提高，磷酸铁锂电池团能量密度已经达到了三元NCM523电池的水平，并且仍在不断提高。

GoTion已经完成了磷酸铁锂单体能量密度为180Wh/kg的生产线升级，其乘用车系统的能量密度接近于130Wh/kg，满足了大约400公里的行车续航里程。

相较于三元锂离子电池，磷酸铁锂离子电池的原料价格较低，安全性更高，使用寿命更长等方面具有更多的优势。

因此，许多电池厂商都对磷酸铁锂电池在更广泛的市场上表现充满信心。



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