能源革命｜磷酸铁锂和三元锂两种电池最大的区别

现在的动力电池市场，最主要的两种技术方案是磷酸铁锂和三元锂。新能源车兴起，也总是这两种电池的技术路线在争夺市场份额。

在国内磷酸铁锂和三元锂也都有着代表性企业，比亚迪是最大的磷酸铁锂生产商，而宁德时代则主推的是三元锂电池。

那这两种锂电池的技术路线到底有什么区别呢？

磷酸铁锂和三元锂两种电池最大的区别是在于他们的正极材料不同，至于正极材料为什么重要可以参考之前关于电池能量密度的文章（影响电池能量密度的几个因素）。

对于三元锂电池来说，这里面的三元指的是正极材料是由主要的三种含锂的金属化合物组成。根据三种不同的金属不同又分为镍钴锰和镍钴铝两种三元锂电池。因为镍钴铝电池在性能上有一些缺陷，而且工艺较为复杂，大部分技术掌握在日韩企业手中，所以国内的三元锂电池主要都是镍钴锰的技术路线。

所谓的镍钴锰三元锂电池，其实只是一种简化说法，其实在电池正极中包含的是LiCoO2/LiNiO2/LiMnO三种化合物的共熔体。

为什么要把三种含锂的金属化合物混合在一起呢？为的就是取他们各自的优点。LiCoO2有良好的循环性能，LiCoO2有比较高的比容量，LiMnO则具有较好的安全性。所以三种物质取长补短合在一块作为电池的正极。

因为三元锂电池的正极是三种物质的共熔物，所以根据三种物质不同的占比，就会形成不同的正极特性，因此也就研发除了很多种配比不同的三元锂电池。比如宁德时代生产的523和811电池。

磷酸铁锂的正极就要单纯一点，就是主要由LiFePO4一种物质组成的。LiFePO4具备橄榄石晶体结构，理论容量为170mAh/g，有相对于锂金属负极的稳定放电平台，虽然大电流充放电存在一定的缺陷，但该材料还是有理论比能量高、电压高、环境友好、成本低廉的优点。

接下来比较一下这两种正极材料的特点，可以从以下几个方面进行比较。

首先电池最重要的安全性。磷酸铁锂电池热失效温度大约是500度，而三元锂电池热失效温度在200度左右。这也就导致三元锂电池更容易因为短路、过热、破坏导致电池失效、起火。

我们经常在新闻里面看到的电动车自燃基本上都是三元锂电池，而磷酸铁锂电池则相对安全的多。所以一般在公共交通上使用的都是磷酸铁锂电池。

其次是电池的能量密度，这个就是三元锂电池的主场了。三元锂电池的能量密度是200kwh/kg，而磷酸铁锂只有165kwh/kg。所以使用三元锂电池的电动车续航更久。

这也就是为什么在一些讲究续航的高端电动车里面，使用的经常是三元锂电池。

然后再看看另一个非常重要的场景，就是低温下电池衰减。所有的锂电池都存在低温能量衰减的问题。就是说在20度的气温下车辆放电是100%，而到了-20度的气温下，同样的电池放电可能就只有50%了，这就是低温导致的能量衰减。

对于低温能量衰减，三元锂电表现的也要比磷酸铁锂电池好的多。在零下20度，三元锂电池能够释放70%的电池容量，而磷酸铁锂电池只能够释放54%的电池容量。再加上磷酸铁锂电池本身能量密度就要低一点，其在低温环境下的表现就更糟糕了。

也因为这一点，使用磷酸铁锂电池居多的比亚迪在南方很好卖，但到了寒冷的北方卖的就没有那么好了。

最后说一下循环寿命。所谓循环寿命就是一个电池在保证容量不大幅衰减的情况下，能够进行多少次的充放电。

在这方面又是磷酸铁锂更有优势。很多三元铁锂电池，经过1000次的充放电循环，电量就会衰减到原来的60%。而磷酸铁锂电池经过相同的充放电次数，电量仍旧会保持在80%以上。

除了以上和电池性能有关的点，还有两个点重要的区别点也不得不提一下。

从价格方面，磷酸铁锂电池因为不含有重金属，所以造价要便宜的多。而三元锂电池因为含有镍和钴，造价就贵的多，再加上最近新能源的兴起，这两种重金属的价格更是水涨船高。

还有一个点就是环保，因为磷酸铁锂电池不含有重金属，所以其对于环境的危害也不大。反倒是含有重金属的三元锂电池，如果使用完毕不进行良好的处理，很容易产生环境污染。

综上所述，磷酸铁锂电池和三元锂电池各有各的性能优势，也有着难以忽略的缺点。这也导致两种技术路线现在在市场上算是平分秋色，并没有说哪一个完全能够压倒对方。

两种技术路线也在不停的进化，通过不断的研发，来弥补自己本身的缺点。