动力电池之争：三元锂离子电池还是磷酸铁锂离子电池？

所谓磷酸铁锂离子电池，就是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。这一类电池的特点是不含贵重金属元素（比如钴等）。由于不含有贵重金属材料，磷酸铁锂离子电池的原材料成本就可以被压缩的非常低廉。在实际使用中，磷酸铁锂离子电池具有耐高温，安全稳定性强，价格便宜，循环性能更好的优势。

而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。

笔者一直认为，技术并没有好坏或是优劣之分，只是适用于不同的产品或是环境。单论电池，也没有所谓的谁更好谁更差。只是套用到实际使用场景中，三元锂离子电池相比磷酸铁锂离子电池，更加适应现在以及未来的家用电动汽车。

为何三元锂离子电池更适合家用电动汽车？

一、低温放电性能更好

我国幅员辽阔，气候复杂，从最北端的东北三省到最南端的海南诸岛温度变化非常丰富。以北京为例，作为电动汽车的主力市场，北京夏季最高温度在40℃左右，而冬季则基本保持在零下16℃左右，甚至更低。这样的温度区间显然适合低温性能更佳的三元锂离子电池。而重视耐高温性能的磷酸铁锂离子电池在北京的冬季会显得有些乏力。

相对25℃容量是指不同温度条件下放电容量与25℃时放电容量的比值。该数值能够准确反映出电池在不同温度条件下续航的衰减，越接近100%，电池表现越好。

从上图中能够看出，以25℃为基准常温，两类电池在55℃高温下放电与常温25℃下放电，放电容量几乎没有差别。但在零下20℃时，三元锂离子电池与磷酸铁锂离子电池相比有比较明显的优势。

二、能量密度更高

根据国内三元材料18650圆柱电池龙头公司比克电池供应的资料，其18650电池的能量密度已经达到了232Wh/kg，后续将会进一步提高至293Wh/kg。而相比之下，目前国内主流的磷酸铁锂离子电池能量密度也仅达到150Wh/kg左右，据国内电池行业专家剖析，未来几年之内，磷酸铁锂离子电池的能量密度能够达到300Wh/kg的希望非常渺茫。

不同于体积庞大的电动巴士，关于家用电动汽车来说，空间永远是第一位的。能量密度较低的磷酸铁锂离子电池将会占据原本就不多的汽车空间，并且由于更重的质量，在使用时的放电续航也会受到比较大的影响。相对而言能量密度较高的三元锂离子电池在解决重量问题的同时也为家庭用车节省出了空间。

三、充电效率更高

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。

从表中可以看出，三元锂离子电池与磷酸铁锂离子电池在10C以下充电时，恒流比无明显差距，10C以上倍率充电时，磷酸铁锂离子电池恒流比例迅速降低，充电效率迅速降低。

四、循环寿命可以放心

关于家庭用车来说，三元材料和磷酸铁锂动力锂电池的额定循环寿命都远远超过了实际用户的使用习惯，因此在使用寿命上可以完全放心。以比克电池目前的高容量18650电池为例，在充放电循环1000次之后，电池容量依然能够保持在最初的90%以上。由于笔者本身也是电动汽车车主，全年仅有冬季最冷的1个多月，频繁开暖风的时候才能达到2天一充电，其余时间基本3-4天一充。假设全年平均3天一充电来计算，使用1年要充大约6次电，循环寿命1000次使用完毕大约要8年时间，这也基本超过了目前我国消费者平均的换车周期。

五、足够安全的材料和工艺

传统内燃机汽车中危害最大的部分是蕴含巨大能量的燃料，像汽油这样燃点低易爆炸的液态燃料一旦泄露就非常容易造成极大的安全隐患。而新能源汽车的动力锂电池，经过完善的电池管理系统（BMS）监控，每一颗电池都能得到最准确的控制，预防事故的出现。国家在大力扶持新能源汽车，仅2017年国家便出台了16项相关政策。而新能源汽车也趁着这股顺风迅猛发展。市场预计今年将产销70万辆新能源汽车，以此带动的动力锂电池需求将进一步放大。但在下游原材料价格暴涨以及上游整车厂价格打压的双重压力下，市场预计，在短暂的火爆期之后，成本和技术导向将令动力锂电池行业将进入洗牌期。

新能源汽车的重要瓶颈之一在于电池的续航里程。在此背景下，国家《促进汽车动力锂电池发展行动方法》、《节能与新能源汽车技术路线图》等纷纷鼓励高能量密度电池的使用，近期《外商投资产业指导目录（2017年修行）》提出解除纯电动汽车合资公司限制以及取消汽车电子和动力锂电池股比限制，也是促进国内新能源汽车市场推广应用高能量密度电池的重要举措。

目前，国内新能源汽车大部分在采用磷酸铁锂（BYD为主）和三元锂离子电池，乘用车续航里程基本上都能够达到200公里，但是电池系统平均能量密度水平仅为115Wh/Kg。

2017年三月份，国家工信部等四部委联合颁布《促进汽车动力锂电池发展行动方法》，指出到2020年，要求新型锂离子动力申池单体比能量超过300Wh/Kg；系统比能量力争达到260Wh/Kg。

磷酸铁锂

磷酸铁锂离子电池采用磷酸铁锂（LiFePO4）作为正极材料。

磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，因此在零电压存放时并不会有泄漏，高温条件下或过充时安全性非常高，可快速充电，高放电功率，无记忆效应，循环寿命高，缺点为低温性能差，正极材料振实密度小，能量密度较低，产品的成品率和一致性也饱受质疑。

磷酸铁锂离子电池所需原材料无需进口，供应充足，价格稳定，成本相对较低。磷酸锂离子电池的循环寿命要远远大于三元锂离子电池。

缺点：低温条件下（气温低于-10℃以下），磷酸锂离子电池衰减得非常快，经过不到100次充放电循环，电池容量将下降到初始容量的20%，基本与寒冷地区的使用绝缘了。正极材料振实密度小，能量密度较低，产品的成品率和一致性也饱受质疑。