磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池哪个好？

锂离子电池发展到目前，市场上重要流行的锂离子电池有磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池这两种，在这样的情况下，三元锂离子电池和磷酸铁锂离子电池哪个好？是许多对电池有需求的朋友要了解的问题，下面就来看看这两者哪个好。

1、在原材料分丰富度上磷酸铁锂离子电池要比三元锂离子电池（含有钴，是珍贵稀有矿城）要丰富；

2、在制造成本上，磷酸铁锂离子电池要比三元锂离子电池要便宜，更合适中低端市场需求；

3、三元锂离子电池在能量密度上比磷酸铁锂离子电池要高，在同等电池空间下，三元锂离子电池容量更大；

4、而在环境温度适应和稳定性方面磷酸铁锂离子电池则胜于三元聚合物锂离子电池。由此可见这两种电池各有优势，具体要看产品使用环境情况。

5、在使用寿命上，磷酸铁锂离子电池理论值要比三元锂离子电池要长；

6、在耐高温性能上，磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钻酸锂只在200℃左右；

7、在低温性能上，三元锂离子电池要比磷酸铁锂离子电池要好些；

一、磷酸铁锂离子电池

磷酸铁锂离子电池：原材料磷、铁存在于地球的资源含量丰富，供料渠道少受限制。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于其他类型的电池。

磷酸铁锂离子电池优点：相比目前市面上较为常见的三元钻酸锂和锰酸锂离子电池来说，磷酸铁锂离子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、不含稀有金属和强污染的重金属、支持快速充电、工作温度范围广。

1、超长寿命，长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右，最高也就500次，国产有的磷酸铁锂动力锂电池，循环寿命达到2000次以上，标准充电（s小时率）使用，可达到2000次。同质量的铅酸电池是新半年、旧半年、维护维护又半年，最多也就1-15年时间，而磷酸铁锂离子电池在同样条件下使用，将达到，一8年。综合考虑，性能价格比将为铅酸电池的：倍以上。

2、使用安全，磷酸铁锂完全解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患问题。

3、可大电流ac快速充放电，在专用充电器下，15c充电0分钟内即可使电池充满，起动电流可达c，而铅酸电池现在无此性能。

4、耐高温，磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钻酸锂只在200℃左右。

5、大容量。

6、无记忆效应。

7、绿色环保。

磷酸铁锂离子电池缺点：磷酸铁锂存在振实密度与压实密度偏低的缺点，导致锂离子电池的能量密度欠佳；材料的制备成本与电池的制造成本较高，电池成品率低。

1、在磷酸铁锂制备时的烧结过程中，氧化铁在高温还原性气氛下存在被还原成单质铁的可能性。单质铁会引起电池的微短路，是电池中最忌讳的物质。这也是日本一直不将该材料作为动力型锂离子电池正极材料的重要原因。

2、磷酸铁锂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。低温性能较差，即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。美国阿贡国家实验室储能系统中心主任DonHillebrand博士谈到磷酸锂铁电池低温性能的时候，他用terrible来形容，他们对磷酸铁锂型锂离子电池测试结果表明表明磷酸铁锂离子电池在低温下（0℃以下）无法使电动汽车行驶。尽管也有厂家宣称磷酸锂铁电池在低温下容量保持率还不错，但是那是在放电电流较小和放电截止电压很低的情况下。在这种状况下，设备根本就无法启动工作。

3、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。磷酸铁锂的纳米化和碳包覆尽管提高了材料的电化学性能，但是也带来了其它问题，如能量密度的降低、合成成本的提高、电极加工性能不良以及对环境要求苛刻等问题。尽管磷酸铁锂中的化学元素Li、Fe与P很丰富，成本也较低，但是制备出的磷酸铁锂产品成本并不低，即使去掉前期的研发成本，该材料的工艺成本加上较高的制备电池的成本，会使得最终单位储能电量的成本较高。

4、产品一致性差。目前国内还没有一家磷酸铁锂材料厂能够解决这一问题。从材料制备角度来说，磷酸铁锂的合成反应是一个复杂的多相反应，有固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐，外加碳的前驱体以及还原性气相。在这一复杂的反应过程中，很难保证反应的一致性。

5、知识产权问题。目前磷酸铁锂的基础专利被美国德州大学所有，而碳包覆专利被加拿大人所申请。这两个基础性专利是无法绕过去的，假如成本中计算上专利使用费的话，那产品成本将会进一步提高。

二、三元锂离子电池

三元聚合物锂离子电池：正极材料使用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2）三元正极材料的锂离子电池，特指的是正极是三元，负极是石墨“三元动力锂电池”。而另一种正极是三元，负极是钛酸锂的，则通常被称为“钛酸锂”，不属于普通所说的“三元材料。”

1、三元锂离子电池优点：

三元锂离子电池能量密度高，循环性能好于正常钻酸锂。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钻酸锂离子电池水平。

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料具有与LiCoO2相似的单一的基于六方晶系的a-NaFeO2型层状岩盐结构，空间点群为R3m。锂离子占据岩盐结构（111）面的3a位，过渡金属离子占据3b位，氧离子占据6c位，每个过渡金属原子由6个氧原子包围形成MO6八面体结构，而锂离子嵌入过渡金属原子与氧形成的Ni1/3Co1/3Mn1/3O层。因为二价镍离子的半径（0.069nm）与锂离子的半径（0.076nm）

相接近，所以少量镍离子可能会占据3a位，导致阳离子混合占位情况的出现，而这种混合占位使得材料的电化学性能变差。通常在XRD中，将（003）/（104）峰的强度比以及（006）/（012）和（018）/（110）峰的分裂程度作为阳离子混合占位情况的标志。一般情况下，（003）/（104）峰的强度比高于1.2，且（006）/

（012）和（018）/（110）峰出现明显分裂时，层状结构明显，材料的电化学性能优良。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的晶胞参数a=2.8622A、c=14.2278A。在晶格中镍、钻、锰分别以+2、+3、+4价存在，同时也存在少量的Ni3+和Mn3+，在充放电过程中，除了有Co3+/4+的电子转移外，还存在Ni2+/3+和Ni3+的电子转移，这也使得材料具有了更高的比容量。Mn4+只是作为一种结构物质而不参与氧化还原反应。Koyama等提出2个描述LiNi1sCou3Mnm3O2晶体结构模型，即具有

[v3xV3]R30°型超结构[Ninaco1sMn1]层的复杂模型，晶胞参数a=4.904

A.c=13.884A.晶格形成能为-0.17eV和CoO2、NiO2和MnO2层有序堆积的简单模型，晶格形成能为+0.06eV。因此，在合适的合成条件下，完全可以形成第一种模型，这种晶型在充放电过程中可以使晶格体积变化达到最小，能量有所降低，有利于晶格保持稳定。

三元材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学性能及热稳定性

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作为锂离子电池正极材料，具有较高的锂离子扩散能力，理论容量达278mAh/g，在充电过程中，在3.6V～4.6V之间有两个平台，一个在3.8V左右，另一个在4.5V左右，重要归因于Ni2+/Ni4+和Co3+/Co4+的2个电对，且容量可达250mAh/s为理论容量的91%。在2.3V~4.6V电压范围内，放电比容量为190mAh/g，100次循环后，可逆比容量比190mAh/g还要多。在2.8V～4.3V、

2.8V~4.4V和2.8V~4.5V电位范围内进行电性能测试，放电比容量分别为159

mAh/g、168mAh/g和177mAh/g且在不同温度下（55℃、75℃、95℃）和不同倍率放电时充放电，材料的结构变化均较小，具有良好的稳定性，高温性能良好，但低温性能有待改进。

锂离子电池的安全性一直都是商业化的一个重要衡量标准，在充电状态下与电解液的热效应是正极材料是否适用于锂离子电池的关键。

DSC测试结果表明，充电后的LiNi1gCo1gMn1/3O2在250~350℃未发现尖峰，LiCoO2在160℃和210℃有2个放热尖峰，LiNiO2在210℃有一个放热尖峰。三元材料在这个温度范围内也有一些放热和吸热反应，但反应要温和得多。

2、三元锂离子电池缺点：

三元材料动力锂离子电池重要有镍钻铝酸锂离子电池、镍钻锰酸锂离子电池等，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，进而引发故障，现时条件下造价也不低。