钜大LARGE | 点击量：907次 | 2019年06月19日
磷酸铁锂和三元锂究竟哪种电池更好？
评价电池性能好坏最关键的指标就是电池能量密度，电池能量密度的概念和其他物质密度的概念一样，简单来说就是单位重量或体积下电池含有的电能。
打个比方，两块同样大小和重量的矿石，一种含杂质较多，一种含量高，那么毫无疑问含量高的显然更值钱。
电池的能量密度和矿石的含量一样，相同体积或重量下，能量密度越高提供的电能也就越多，续航相对也越长，提高电池能量密度等于增加了车辆续航。
磷酸铁锂电池（LFP）是用磷酸铁锂作正极材料的锂离子电池，三元锂电池则是一种以镍钴元素作为正极材料，以锰盐或铝盐来稳定化学架构的锂电池，主要有NCM（镍钴锰）和NCA（镍钴铝）。
受制于化学特性，磷酸铁锂电池的电压平台低，磷酸铁锂电池的能量密度大概在140Wh/kg左右。而三元锂电池电压高，能量密度基本为240Wh/kg。也就是说，在相同电池重量下，三元锂的能量密度是磷酸铁锂材料能量密度的1.7倍。
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%
毫无疑问，在能量密度上三元锂电池优势明显，不过不同“配方”的三元锂电池它的能量密度也会有差异（镍、钴、锰/铝三者不同比例）。
特斯拉使用的21700NCA三元锂电池电芯的能量密度高达260Wh/kg，是目前的量产电动车里最高的，它的镍钴铝比例为8:1.5:0.5，属于“高镍电池”。
在NCM电池中，按照镍钴锰三者含量的不同，可分为NCM111、NCM523、NCM622、NCM811（数字代表镍钴锰的比例）。
按照目前的对电池续航里程的要求，高镍的NCM811是重点突破方向。因为随着镍元素含量的升高，三元正极材料的比容量逐渐升高，电芯的能量密度也会随之提高。
但是从表格来看，两种NCA811和NCM811中显然前者性能更优秀，那到底该走NCA路线，还是走NCM路线？
其实选择不难，镍钴铝电池对制作工艺要求高、成本高且技术掌握在日韩手中，另一方面容易在较高温度的情况下导致热失控。
镍钴锰电池的续航表现不如镍钴铝电池，但好处是含锰三元体系热稳定性更佳更为安全，所以国内主要研发镍钴锰电池。
安全性
磷酸铁锂的热稳定性是目前车用锂电池中最好的，电热峰值大于350℃，当电池温度处于500-600℃高温时，其内部化学成分才开始分解。
三元锂电池的热稳定性较差，300℃左右就开始分解，因此对电池管理系统的要求非常高，需要防过温保护装置和电池管理系统来保护电池的安全。所以在高温条件，磷酸铁锂的安全性相对较高。
低温性能
冬天电动车续航里程衰减已经是司空见惯了，磷酸铁锂电池的低温性能要劣于三元锂电池。磷酸铁锂电池温度使用下限值-20℃，且低温环境下放电性能差，在0℃时的容量保持率约60～70%，-10℃时为40～55%，-20℃时为20～40%。三元锂电池低温温度使用下限值-30℃，低温放电性能好，和磷酸铁锂电池相同低温条件下，冬季时里程衰减不到15%，明显高于磷酸铁锂电池。
当然，为了避免出现明显的里程衰减现象，大多数车辆现在都有相应的热管理来保证电动车冬季性能。
寿命
电池寿命就是电池在多次完全充放电后的电量衰减，一般电动车电池充满后衰减到原有80%电量就代表电池该换了。
磷酸铁锂电池的完全充放电循环次数大于3500次后电量才会衰减到原有的80%。也就是说如果每天充放电一次，磷酸铁锂电池也要将近10年才出现明显衰减现象。
而三元锂电池比磷酸铁锂电池寿命短一些，完全充放电循环大于2000次会开始出现衰减现象，也就是大概在6年的时间，当然通过电池管理和车辆电控系统也可以稍微延长一点电池寿命，但是也只能是稍加延缓。
当然，电动车电池是由多个单体电池串并而成，其工作状态类似木桶效应，一只木桶能盛多少水，并不取决于最长的那块木板，而是取决于最短的那块木板。电池组类似，只有在电池性能高度一致时，寿命发挥才能接近单体电池的水平。
成本
在电池成本上，磷酸铁锂电池也有巨大优势，它没有贵重金属（镍钴金属元素），所以在生产成本上较低。
三元锂电池使用了镍钴锰多种材料，并且高镍电池的生产需要比较严格的工艺环境，目前成本比较高。
并且经过这几年的开发，作为关键材料锂、钴等金属资源开始吃紧，尤其是金属钴，它的价格一路飞涨，报价在20万元/吨以上。而一吨电解镍的价格，目前也就11万出头。所以也倒逼着电池企业往811路线，提升镍的含量，降低钴的含量，也能带来成本的降低。
镍氢电池
镍氢电池是目前除锂电池外另一种主流电动车动力电池，主要在上世纪90年代后逐渐发展开来，以丰田为代表的很多混合动力汽车都是采用这种电池，不过近年来它们也逐渐换用三元锂电池了。
镍氢电池的能量密度约为70-100Wh/kg，电池单体电压仅为1.2V，是锂电池的1/3，因此在需求电压一定的情况下，它的电池组体积会大一点。
另外相比锂电池，镍氢电池需要更注重电池的充放电管理。这是因为镍氢电池具有“记忆效应”，电池在循环充放电过程中容量会出现衰减，过度充电或放电，都会加剧电池的容量损耗。
所以镍氢电池的充放电区间会控制在总容量的一定百分比范围，避免过度充放电来降低容量衰减速度。
