钜大LARGE | 点击量：228次 | 2023年11月25日
磷酸铁锂和三元电池差异有什么？
1、电池能量密度上来看，811三元锂离子电池比磷酸铁锂离子电池要高。电池能量密度是电池平均单位体积或质量所释放的电能。电池能量密度=电池容量×放电平台/电池厚度/电池宽度/电池长度，基本单位为Wh/kg（瓦时/千克）
电池的能量密度越大，单位体积内存储的电量越多。因此电池能量密度越大，单位体积内存储的电量越多，车辆的续航里程就更大。由于两者的电极材料差异，磷酸铁锂离子电池正极材料为磷酸铁锂，而811三元锂离子电池为镍钴锰。普通的三元电池因为电压高，其能量密度基本能达到240WH/kg，而磷酸铁锂离子电池140WH/kg，前者约是后者的1.7倍。
811三元锂离子电池因其高镍含量使得能量密度能达到300kh/kg（国轩高科承接的国家科技部重大专项高比能量动力锂离子电池的研发与集成应用项目其制备的三元811软包样品已通过科技部的中期检测，能量密度达302Wh/kg，循环次数超过1500周），使其能量密度远远高过磷酸铁锂离子电池。
2.元素组成：磷酸铁锂离子电池，顾名思义就是正极材料是磷酸铁锂，它在充电时，磷酸亚铁锂中的部分锂离子脱出，经电解质传递到负极，同时正极释放电子，自外电路到达负极，维持化学反应的平衡；放电时，锂离子自负极脱出，经电解质到达正极，同时负极释放电子，自外电路到达正极，为外界供应能量，所以具有安全稳定性强循环性能更好的优势。
811三元锂离子电池则是正极材料是镍、钴、锰，且三者的含量比例为80%:10%:10%的电池。在这三种元素中，镍和钴是活性金属，锰不参与电化学反应。一般来说，活性金属含量越高，电池容量越大，但811三元锂离子电池镍含量过高时，会使镍的2价离子占据锂离子的位置，加剧阳离子的混合，从而导致容量的降低。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
钴虽是一种活性金属，但它可以起到抑制阳离子混合的用途，从而稳定材料的层状结构。锰作为一种非活性金属，在提高安全性方面起着稳定反应的用途。但总体上811三元锂离子电池稳定性较差。
3.成本结构：磷酸铁锂离子电池因没有贵重金属如钴镍金属，而成本较低，磷酸铁锂正极材料中的重要原料磷、铁都比较便宜。
目前国内磷酸铁锂正极材料的制备方法重要是固相合成法：以磷酸铁作为前驱体，与碳酸锂、蔗糖混合后，经高温烧结，制备磷酸铁锂。前驱体磷酸铁的制备方法有多种，比较低成本的制备方法是用硫酸亚铁和磷酸来制备。磷酸是大宗商品，而硫酸亚铁重要来源硫酸法制备钛白粉的副产品。从整个磷酸铁锂正极材料的原材料来看，除了碳酸锂的价格相对较高以外，其他的硫酸亚铁、磷酸、蔗糖等都十分便宜。
而811三元电池因钴镍金属是必备成分，所以价格也会较昂贵些，对工艺的要求高。而三元材料中重要元素镍、钴等均为重金属，并且我国钴资源十分稀缺，重要依赖从刚果金等地区进口。目前市场上报价，每吨磷酸铁锂正极材料价格不到6万元，而811三元正极材料20万元/吨。磷酸铁锂正极材料的价格不到三元正极材料的一半。
所以，磷酸铁锂技术路线相关于三元技术路线有明显的成本优势。
4.安全性：磷酸铁锂离子电池比811三元锂离子电池的热稳定性更出色。磷酸铁锂在周围温度达到600℃时，才开始溶解。相比之下，811三元锂离子电池在200℃左右就开始溶解了。在自燃事件中，确实也是三元锂离子电池车型占据更大比例。
磷酸铁锂离子电池的热失控温度普遍在500C以上，而三元锂离子电池的热失控温度则小于300C，其中高镍的811甚至低于200C，显然，磷酸铁锂离子电池的安全性高于811三元锂离子电池。前面说到磷酸铁锂离子电池的原理是通过正负极离子和电子流动，所以就有安全稳定性强循环性能更好的优势。
811三元锂离子电池的8:1:1的元素配比决定了在能量密度很高的同时也带来了安全隐患，在能量密度和续航里程都要求高的前提下，安全容易被忽略。811三元电池正极材料中的镍可以提高材料活性，提高能量密度，但它也降低了电池的稳定性和安全性，表现为循环充放电的容量损失、高温环境容量加速衰减、充电时出现气体使电池出现鼓包，而且电池正极热稳定性更差，更易引发热失控。
总的来说，三元锂和磷酸铁锂两种电池并没有绝对好坏，而是各有千秋。目前在实际使用中，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。原料价格低且磷、铁存在于地球的资源含量丰富，不会有供料问题。三元锂离子电池虽然在储能密度上有绝对的优势，能够满足消费者对电动汽车长续航的重要需求。都是制造成本和安全性上，还有很大的提升。
上一篇：如何防止锂电池涂布暗痕？
