磷酸铁锂电池 VS 三元锂电池，谁才是锂电池王者？

序言

在说这个话题之前，先问大家一个问题：

对于新能源汽车来说，你觉得最重要的是什么？

对，没错，就是电池。

我们可以做个这样的比喻：

汽车也有"心脏"，燃油车的心脏就是内燃机，而电动车的心脏就是电池。

"心脏"的好坏决定了车辆行驶的长短。

作为电动汽车界的领军者-特斯拉，在2020年1月份宣布中国版的Model 3系列将在下半年生产中，搭载中国企业宁德时代生产的磷酸铁锂电池。

看到这个消息，肯定有同学会疑问了：

宁德时代是什么样的公司？它的技术有多厉害，能被特斯拉采用？

今天咱们就来说说这个。

宁德时代

宁德时代是由被称为“中国电池大王”的曾毓群在2011年成立的公司。

成立6年，就晋升为动力电池行业龙头，2017年销量全球第一，2018年更是迅速登陆A股创业板，目前市值大约是4600亿人民币。

到今天为止，中美欧以及日韩地区的主流车企几乎都成了宁德时代的客户，其中包括特斯拉、宝马、大众、丰田、现代、上汽、蔚来等品牌。

能做成这么大的成就，必定有两把刷子的。

宁德时代的"武器"有两把，除了常见的“磷酸铁锂”电池之外，还拥有一个领先全行业的秘密武器—三元锂电池。

那这两种电池有啥区别呢？

锂电池

首先咱们先来了解锂电池。

锂电池主要分为软包形、圆柱形、方壳形。

虽然它们的形状不一样，但是工作原理都是一样的。

锂离子电池是以碳材料为负极，通常是石墨；以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子，它工作原理主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。

具体来说是这样的：

当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。

同样，当对电池进行放电时，也就是我们使用电池的过程。嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。

锂电池爆炸

但是之前我们总看到这样的消息，说某品牌手机锂电池会爆炸。

这是因为什么原因呢？

我们知道电池中的锂金属化学性质十分活跃，是易燃物质。

一旦和空气接触，就会跟空气中的水发生猛烈的化学反应，瞬间产生大量的氢气，并释放出热能，极易引起燃烧和爆炸。

用高中化学的知识就是这样的一个方程式：

2Li+2H2O=2LiOH+H2

而现在锂电池中的锂，经过处理后会降低活性。在锂电池正负极之间，还有一层金属薄膜，可以防止电池内部短路。

再加上我们使用的电池都是密封的，锂离子根本没有机会和空气直接接触，从而有效的保证了电池的安全。

磷酸铁锂VS三元锂电池

那什么是磷酸铁锂电池，什么又是三元锂电池？

其实它们都只是正极材料不同而已。因为不同类型的锂电池负极都是石墨，正极材料不同。所以用正极材料来区分不同类型的锂电池。

也就是说：

磷酸铁锂电池就是用磷酸铁锂做正极，三元锂电池也叫三元聚合物锂电池，主要是由镍钴铝或者是镍钴锰 做正极。

那么这两种电池有什么区别呢？

简单来说磷酸铁锂电池，它主要的优点是安全性高，循环寿命更长，理论寿命可以达到7到8年。但是缺点就是能量密度低，意味着续航能力差。

反观三元锂电池这边呢，它的主要优点是储能密度更高，意味着续航能力高。但是缺点就是安全性差，寿命差，并且元素是有毒的。

三元锂电池

三元锂电池它的三种正极材料都是夹在一起的。

但是由于钴离子的半径比较大，所以它们搭在一起的时候会留出一个固定的空隙，给那些锂离子自由出入，因此钴酸锂相对来说比较稳定。

而镍离子的半径要小过锂离子，所以镍酸锂能量密度会更大，而又由于其太密实了，就容易出现阳离子混排的现象。

所以三元锂电池镍成分不可以太高。

这时就需要添加钴来增加电池的稳定性，但是钴却是比较贵的金属，全球的储备量有限。为了降低成本，就用锰和铝元素来作为支撑材料，同时也就只能降低钴含量。

但是没有钴的话稳定性会比较差。

在2020年又出现了宁德时代的无钴电池，要说明的是这并不是真正的"无钴电池"。它其实就是采用CTP技术设计的磷酸铁锂电池。

CTP技术就是把电芯放入设计好的电池包内，然后按照最佳的排列组合方式，组装成高效的锂电池。

这样优化的结果是，体积利用率可以提高15%-20%，能量密度可以提升10%-15%。零部件数量可以减少40%，生产效率可以提升50%，投入应用后会大幅降低动力电池的制造成本。

作为宁德时代的竞争对手比亚迪公司在2020年3月发布了一款刀片电池。

它的本质还是磷酸铁锂电池，只不过是电池结构设计上有所创新。它其实就是直接把电芯宽度无限拉长，厚度做薄，做成90厘米甚至快1米的超长电芯，也就是又扁又长，像刀片一样。

这样改造的结果就是体积能量密度提升明显，较原有电池系统可提升30%以上。并且节省物料、人工费用等，成本有望降低30%，并且刀片电池更薄，因而散热效果更好。

不管是宁德时代的CTP技术，还是比亚迪的刀片电池，最终都提高了磷酸铁锂电池的能量密度，目的是让其能达到三元锂电池的水平。

同时改造后的磷酸铁锂的电池，都能达到400公里以上的续航里程需求。而整个电池生产的其他材料无需改变，并且生产线变动也不大，也就是很快能量产。

简单来说，这两种技术都是通过提升生产效率来降低电池的成本。

最后

如今新能源汽车和充电装置已经被列入了国家的“新基建”计划，毫无疑问，它将会迎来一个巨大、更加富有挑战性的市场。

汽车产业一直都是世界上最大的产业之一，面对新能源革命。

新能源汽车大概率将会在未来成为事关国计民生的重要支柱产业，而动力电池恰恰就是新能源汽车的生命源泉所在。

在三元锂电池领域宁德时代已经是老大了。

随着CTP技术的无钴电池的出现，宁德时代将磷酸铁锂电池的成本降低到了600元以内，而三元锂的成本还维持在1000元左右。

正是由于宁德时代磷酸铁锂电池成本的大幅降低，也吸引了迫切想要提升销量的特斯拉，两者一拍即合。为新车装上了磷酸铁锂电池，这样一来，特斯拉的新车的价格有望进一步下降。

最终受益的还是咱们老百姓。

详解三元锂电池

很多了解电池的朋友都知道，电动车使用的汽车，依照目前电池技术的发展阶段，三元锂电池的续航力、稳定性、衰退性等方面都是最全面的。

三元聚合物锂电池是指正极材料使用锂镍钴锰三元正极材料的锂电池，锂离子电池的正极材料有很多种，主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。

1、定义

三元聚合物锂电池是指正极材料使用锂镍钴锰三元正极材料的锂电池，锂离子电池的正极材料有很多种，主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。目前三元材料的电芯代替了之前广泛使用的钴酸锂电芯，在笔记本电池领域广泛发使用。聚合物电芯也是锂离子电池的一种。与传统锂离子电池的区别在于生产工艺。锂电池是缠绕而成，体积较短。聚合物叠加而成，体形较硬。相比同体积的聚合物和锂电池，聚合物的容量更大，约高出30%以上。并且更安全，爆炸风险小。

2、参数

标称电压：3.7V

工作电压：2.4~4.2V

标称容量：1250mAh

标准放电流持续电流：0.2C

最大放电持续电流：0.5C

工作温度：充电：0~45℃

放电：-20~60℃

产品尺寸：MAX 9.5*35*52mm

成品内阻：≤150mΩ

引线型号：国标线UL1007/24#，线长55mm

保护参数：过充保护电压/每串4.325±0.025V

过放保护电压 2.5±0.05V

过流值：2~4A

3、性能

在容量与安全性方面比较均衡的材料，循环性能好于正常钴酸锂，前期由于技术原因其标称电压只有3.5-3.6V，在使用范围方面有所限制，但到目前，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钴酸锂电池水平。

4、国外电芯巨头

全球5大电芯品牌宁德时代，松下，SONY，LG，SAMSUNG已推出三元材料的电芯，相当部分的笔记型电池线都用三元材料的电芯替换了之前的钴酸锂电芯，SANYO，SAMSUNG柱式电池方面更是全面停产钴酸锂电芯转向三元电芯的制造，目前国内外小型的高倍率动力电池大部分使用三元正极材料。

5、主要品类

主要品牌

聚合物电芯的移动充电宝目前已经成为市场的主导产品，目前生产移动充电宝的主流品牌有：罗极，乐柯诗，品胜，爱国者动力舱，劲量，优能，CBA，泓能，倍电，超牌，羽博，西诺，川宇等主导品牌。

电池类型

非干电池类

其特点是1、便捷性，不需要安装干电池就可以实现供电。2、多功能性，由于产品有高性能内置芯片，因此它可以给手机、MP3、MP4、PDA、游戏机（PSP等）、蓝牙耳机、数码相机、CD播放机、复读机、数码摄像机、便携式DVD、手提电脑等多种数码产品服务。

干电池类的

这类移动充电宝可以说是移动电源发展初级阶段的产品，因为它的造价低廉，所以现在还在有一定的市场份额，它的主要是通过安装电池组形成供电的装置，再通过充电线，实现给数码设备充电，一般只能给部分手机等产品充电。广泛出现在火车，长途汽车等差旅顾客经常出现的地方，一般旅游景区也有。

优点

从2014年初以来，三元材料锂电池各方面不断改性，循环次数不断增加，目前适当增加成本，已经可以达到1500次以上，而且三元材料的锂电池安全性能也在不断改善，越来越向磷酸铁锂靠近。近两年新出现的镍钴铝新三元材料，虽然在电池制造过程中对环境要求较高，但是其稳定性与安全性进一步提高，为多家电池厂所认可、试产。

1、电压平台高。电压平台是电池能量密度的重要指标，决定着电池的基本效能和成本，因此对电池材料的选用，有重要的意义。电压平台越高，比容量越大，肯定同样体积、重量，甚至同样安时的电池，电压平台比较高的三元材料锂电池续航里程更远。三元材料的电压平台明显比磷酸铁锂高，高线可以达到4.2伏，放电平台可以达到3.6或者3.7伏。

2、能量密度高

3、真实密度高

缺点

1、安全性差

2、耐高温性差

3、寿命差

4、大功率放电差

5、元素有毒(三元锂电池大功率充放电后温度急剧升高，高温后释放氧气极容易燃烧)

上述就是详细的分析了三元锂电池的特别。好了本篇文章就到这里，我是六六科技人，我们下期再见。

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