鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：247次 | 2024年01月19日
三元鋰離子電池還是磷酸鐵鋰離子電池哪種更好？
盡管?chē)?guó)內(nèi)對(duì)新能源汽車(chē)的補(bǔ)貼政策已經(jīng)開(kāi)始退坡，但逐漸豐富的基礎(chǔ)設(shè)施和愈發(fā)豐富的可選車(chē)型也讓消費(fèi)者們開(kāi)始接受新能源汽車(chē)的普及。除了作為限購(gòu)地區(qū)無(wú)法購(gòu)買(mǎi)燃油汽車(chē)的替代解決方案之外，新能源汽車(chē)也有許多得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。安靜的駕駛環(huán)境、清潔的能源類(lèi)型和低廉的用車(chē)成本，甚至包括起步時(shí)瞬間輸出的超大扭矩，都能讓身邊不少開(kāi)燃油汽車(chē)的朋友羨慕不已。
而作為電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力之源的電池，自然是最為重要的零部件之一。電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航、充放電等一切使用也都與電池的性能有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。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。
三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池？
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。
所謂磷酸鐵鋰電池，就是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。這一類(lèi)電池的特點(diǎn)是不含貴重金屬元素（比如鈷等）。由于不含有貴重金屬材料，磷酸鐵鋰電池的原材料成本就可以被壓縮的非常低廉。在實(shí)際使用中，磷酸鐵鋰電池具有耐高溫，安全穩(wěn)定性強(qiáng)，價(jià)格便宜，循環(huán)性能更好的優(yōu)勢(shì)。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
而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)。
筆者一直認(rèn)為，技術(shù)并沒(méi)有好壞或是優(yōu)劣之分，只是適用于不同的產(chǎn)品或是環(huán)境。單論電池，也沒(méi)有所謂的誰(shuí)更好誰(shuí)更差。只是套用到實(shí)際使用場(chǎng)景中，三元鋰電池相比磷酸鐵鋰電池，更加適應(yīng)現(xiàn)在以及未來(lái)的家用電動(dòng)汽車(chē)。
為什么三元鋰電池更適合家用電動(dòng)汽車(chē)？
一、低溫放電性能更好
我國(guó)幅員遼闊，氣候復(fù)雜，從最北端的東北三省到最南端的海南諸島溫度變化非常豐富。以北京為例，作為電動(dòng)汽車(chē)的主力市場(chǎng)，北京夏季最高溫度在40℃左右，而冬季則基本保持在零下16℃左右，甚至更低。這樣的溫度區(qū)間顯然適合低溫性能更佳的三元鋰電池。而注重耐高溫性能的磷酸鐵鋰電池在北京的冬季會(huì)顯得有些乏力。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱(chēng)電壓：28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
“相對(duì)25℃容量”是指不同溫度條件下放電容量與25℃時(shí)放電容量的比值。該數(shù)值能夠準(zhǔn)確反映出電池在不同溫度條件下續(xù)航的衰減，越接近100%，電池表現(xiàn)越好。
從上圖中能夠看出，以25℃為基準(zhǔn)常溫，兩類(lèi)電池在55℃高溫下放電與常溫25℃下放電，放電容量幾乎沒(méi)有差別。但在零下20℃時(shí)，三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池相比有比較明顯的優(yōu)勢(shì)。
二、能量密度更高
根據(jù)國(guó)內(nèi)三元材料18650圓柱電池龍頭企業(yè)——比克電池提供的資料，其18650電池的能量密度已經(jīng)達(dá)到了232Wh/kg，后續(xù)將會(huì)進(jìn)一步提高至293Wh/kg。而相比之下，目前國(guó)內(nèi)主流的磷酸鐵鋰電池能量密度也僅達(dá)到150Wh/kg左右，據(jù)國(guó)內(nèi)電池行業(yè)專(zhuān)家剖析，未來(lái)幾年之內(nèi)，磷酸鐵鋰電池的能量密度能夠達(dá)到300Wh/kg的希望非常渺茫。
不同于體積龐大的電動(dòng)巴士，對(duì)于家用電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，空間永遠(yuǎn)是第一位的。能量密度較低的磷酸鐵鋰電池將會(huì)占據(jù)原本就不多的汽車(chē)空間，并且由于更重的質(zhì)量，在使用時(shí)的放電續(xù)航也會(huì)受到比較大的影響。相對(duì)而言能量密度較高的三元鋰電池在解決重量問(wèn)題的同時(shí)也為家庭用車(chē)節(jié)省出了空間。
三、充電效率更高
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(mǎn)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?，稱(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。
從表中可以看出，三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池在10C以下充電時(shí)，恒流比無(wú)明顯差距，10C以上倍率充電時(shí)，磷酸鐵鋰電池恒流比例迅速降低，充電效率迅速降低。
四、循環(huán)壽命可以放心
對(duì)于家庭用車(chē)來(lái)說(shuō)，三元材料和磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的額定循環(huán)壽命都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了實(shí)際用戶(hù)的使用習(xí)慣，因此在使用壽命上可以完全放心。以比克電池目前的高容量18650電池為例，在充放電循環(huán)1000次之后，電池容量依然能夠保持在最初的90%以上。由于筆者本身也是電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主，全年僅有冬季最冷的1個(gè)多月，頻繁開(kāi)暖風(fēng)的時(shí)候才能達(dá)到2天一充電，其余時(shí)間基本3-4天一充。假設(shè)全年平均3天一充電來(lái)計(jì)算，使用1年需要充大約6次電，循環(huán)壽命1000次使用完畢大約需要8年時(shí)間，這也基本超過(guò)了目前我國(guó)消費(fèi)者平均的換車(chē)周期。
五、足夠安全的材料和工藝
傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)中危害最大的部分是蘊(yùn)含巨大能量的燃料，像汽油這樣燃點(diǎn)低易爆炸的液態(tài)燃料一旦泄露就非常容易造成極大的安全隱患。而新能源汽車(chē)的動(dòng)力電池，經(jīng)過(guò)完善的電池管理系統(tǒng)（BMS）監(jiān)控，每一顆電池都能得到最準(zhǔn)確的控制，預(yù)防事故的產(chǎn)生。
以比克18650電池產(chǎn)品為例。在單體電芯工藝上，比克選擇在正負(fù)極分別配置保護(hù)添加劑和反應(yīng)性添加劑，阻止電解液分解導(dǎo)致的安全問(wèn)題。同時(shí)添加陶瓷隔膜和負(fù)極陶瓷涂層等安全防護(hù)手段，從根源控制事故的產(chǎn)生。此外，比克小型圓柱18650電池成組模式，每顆電池之間都保持足夠的安全距離，確保單顆電池的事故不會(huì)對(duì)其他電池造成影響。
三元鋰電池正在主導(dǎo)未來(lái)的動(dòng)力電池市場(chǎng)
在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域，美國(guó)的特斯拉一直是國(guó)內(nèi)諸多車(chē)企的標(biāo)桿。而談到傳統(tǒng)車(chē)企研發(fā)新能源汽車(chē)的實(shí)力，寶馬i3的推出也成為了教科書(shū)般的典范。有趣的是，這兩款車(chē)都選擇了三元鋰電池作為動(dòng)力電池。反觀國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，像江淮、比亞迪、北汽等不少汽車(chē)廠(chǎng)商也開(kāi)始將旗下原本使用磷酸鐵鋰電池的車(chē)型換裝三元鋰電池。
還是那句話(huà)：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。
新聯(lián)盟成立，德國(guó)政府助車(chē)企共同研發(fā)燃料電池技術(shù)AutoR智駕
繼日本政府之后，德國(guó)政府為燃料電池技術(shù)也加了一把勁，燃料電池的未來(lái)又近了一步。
日前，德國(guó)政府組織本國(guó)汽車(chē)行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)成立了一個(gè)6000萬(wàn)歐元、為期三年的聯(lián)盟，研究汽車(chē)燃料電池堆的大批量生產(chǎn)。
這一聯(lián)盟名為“AutoStack-Industrie”，由德國(guó)聯(lián)邦交通和數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施部(BMVI)投資，第一年出資2130萬(wàn)歐元。
“AutoStack-Industrie”聯(lián)盟由德國(guó)汽車(chē)制造商和供應(yīng)商倡議成立，旨在2020年之前為德國(guó)和歐洲燃料電池汽車(chē)的商業(yè)引進(jìn)提供技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和科技支持。
該聯(lián)盟由寶馬領(lǐng)導(dǎo)，還包括戴姆勒、德納、福特研究和創(chuàng)新中心、科德寶高性能材料、Greenerity、NuCellSys、燃料電池公司PowerCellSwedenAB、德國(guó)優(yōu)美科、大眾集團(tuán)和德國(guó)巴登符騰堡州太陽(yáng)能和氫能研究中心。這些企業(yè)在汽車(chē)制造和燃料電池技術(shù)領(lǐng)域都有極高的建樹(shù)。
而寶馬在德國(guó)對(duì)于燃料電池車(chē)(FCV)也是早有涉獵，寶馬在2015年發(fā)布了基于i8和5系GT車(chē)型的FCV原型車(chē)，并宣布于2020年發(fā)布量產(chǎn)版。
其他車(chē)企如奔馳此前就推出過(guò)基于B系列的FCV，并于今年推出新款FCV版GLC。
奧迪在2014年11月洛杉磯車(chē)展上，推出了A7h-tronquattro概念車(chē)。
德國(guó)聯(lián)邦交通與數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施部副部長(zhǎng)NorbertBarthle表示，無(wú)排放電力驅(qū)動(dòng)是未來(lái)的汽車(chē)和氫汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力的一個(gè)重要選擇，也是對(duì)電池汽車(chē)的補(bǔ)充，德國(guó)打算建立自己的燃料電池生產(chǎn)設(shè)施。
目前，燃料電池堆主要是手工組裝的。自動(dòng)化裝配可節(jié)省時(shí)間和成本，因此是燃料電池汽車(chē)在市場(chǎng)廣泛投放的先決條件。聯(lián)盟中的合作伙伴將創(chuàng)建一套通用的生產(chǎn)規(guī)范，按照此規(guī)范生產(chǎn)電池堆并設(shè)計(jì)組件，然后構(gòu)建出電池堆原型。與此同時(shí)，該聯(lián)盟成員也正在研究建造一個(gè)靈活的工廠(chǎng)，目標(biāo)產(chǎn)能為每年3萬(wàn)個(gè)燃料電池堆。
在去年，法國(guó)阿爾斯通公司推出了首款氫燃料電池客運(yùn)列車(chē)，這款列車(chē)將首先在德國(guó)的薩克森州投入運(yùn)營(yíng)。
這款氫燃料電池列車(chē)命名為iLint，燃料箱與燃料電池都位于列車(chē)頂部，而鋰離子電池和電動(dòng)機(jī)則一同位于乘客座椅下方。列車(chē)將于今年年底在德國(guó)薩克森州正式運(yùn)營(yíng)，目前，德國(guó)交通部已經(jīng)訂購(gòu)了14輛iLints列車(chē)，
無(wú)論是成立AutoStack-Industrie聯(lián)盟，還是引進(jìn)氫燃料電池列車(chē)，都可見(jiàn)德國(guó)人對(duì)燃料電池的肯定和發(fā)展這一技術(shù)的決心。
不光德國(guó)人如此，日本、韓國(guó)、美國(guó)，世界幾大車(chē)系都在為燃料電池技術(shù)蓄力，而日本甚至已經(jīng)將其上升至了政府層面，作為國(guó)家能源戰(zhàn)略去發(fā)展。（日三大車(chē)企聯(lián)合為氫動(dòng)力汽車(chē)建設(shè)加氫站，日本緣何不惜血本發(fā)力氫能源？）
豐田、本田兩大車(chē)企一直對(duì)氫燃料電池技術(shù)格外青睞，豐田Miran、本田Clarity兩款FCV車(chē)型均已量產(chǎn)。
今年5月23日，日產(chǎn)汽車(chē)公司聯(lián)合豐田汽車(chē)、本田汽車(chē)、JXTG能源集團(tuán)、出光興產(chǎn)株式會(huì)社、巖谷產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社、東京燃?xì)庵晔綍?huì)社、東邦燃?xì)庵晔綍?huì)社、日本液化空氣公司、豐田通商株式會(huì)社和日本政策投資銀行等10家企業(yè)聯(lián)合簽署了諒解備忘錄，計(jì)劃在日本國(guó)內(nèi)共同建設(shè)氫燃料加注站，為燃料電池汽車(chē)(FCV)提供服務(wù)。
日本政府的“氫燃料電池戰(zhàn)略規(guī)劃”顯示，要在2020年前共完成160個(gè)加氫站的建設(shè)，并實(shí)現(xiàn)2020年前氫燃料汽車(chē)保有量超過(guò)4萬(wàn)輛的目標(biāo)。
韓國(guó)現(xiàn)代汽車(chē)在FCV領(lǐng)域同樣耕耘多年，研發(fā)歷史已有16年。從2001年起便開(kāi)始推出FCV車(chē)型，2013年2月，ix35FC從韓國(guó)釜山正式下線(xiàn)，該車(chē)也是世界上第一臺(tái)量產(chǎn)版的氫燃料電池車(chē)。新一代FE氫燃料概念車(chē)也在CES上進(jìn)行過(guò)亮相。
這個(gè)被馬斯克稱(chēng)為“傻瓜電池”的技術(shù)已經(jīng)愈加被世界各國(guó)所重視，并且德國(guó)已經(jīng)成為了繼日本之后第二個(gè)將燃料電池技術(shù)上升至政府層面的國(guó)家。
“氫燃料和純電誰(shuí)才是新能源汽車(chē)的未來(lái)”這樣的爭(zhēng)論雖然還在繼續(xù)，但燃料電池汽車(chē)的發(fā)展已成必然，日、韓、德極有可能在燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域成三足鼎立之勢(shì)。
