三元锂电池优缺点三元锂电池的寿命及优缺点|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

三元锂电池的寿命及优缺点

什么是三元锂电池?

在自然界中，锂元素是最轻的，原子质量最小的金属，它的原子量为6.94g/mol，ρ=0.53g/cm3。锂化学性质活泼，极易失去电子被氧化为Li+，因此标准电极电位最负，为-3.045V，电化学当量最小，为0.26g/Ah，锂元素的这些特点决定了它是一种具有很高比能量的材料。三元锂电池是指采用镍钴锰三种过渡金属氧化物为正极材料的锂二次电池。它充分综合了钴酸锂良好的循环性能、镍酸锂的高比容量和锰酸锂的高安全性及低成本等特点，利用分子水平混合、掺杂、包覆和表面修饰等方法合成镍钴锰等多元素协同的复合嵌锂氧化物。是目前被广泛研究和应用的一种锂离子可充电电池。

三元锂电池寿命

所谓锂电池寿命是指电池在使用过一段时间后，容量衰减为标称容量（室温25℃，标准大气压，且以0.2C放电的电池容量）的70%，即可认为寿命终止。行业内一般以锂电池满充满放的循环次数来计算循环寿命。在使用的过程中，锂电池内部会发生不可逆的电化学反应导致容量下降，比如电解液的分解，活性材料的失活，正负极结构的坍塌导致锂离子嵌入和脱嵌的数量减少等等。实验表明，更高倍率地放电会导致容量更快地衰减，如果放电电流较低，电池电压会接近平衡电压，能释放出更多的能量。

三元锂电池的理论寿命约为800次循环，在商业化的可充电锂电池中属于中等。磷酸铁锂约为2000次，而钛酸锂据说可以达到1万次循环。目前主流的电池厂家在其生产的三元电芯规格书中承诺大于500次（标准条件下充放电），但是电芯在配组做成电池包后，由于一致性问题，主要是电压和内阻不可能完全一样，其循环寿命大约为400次。厂家推荐SOC使用窗口为10%~90%，不建议进行深度充放电，不然会对电池的正负极结构造成不可逆的损伤，若是以浅充浅放来计算的话，循环寿命至少有1000次。另外，锂电池若是经常在高倍率和高温环境下放电，电池寿命会大幅下降到不足200次。

三元锂电池优缺点

三元锂电池在容量与安全性方面比较均衡，是一款综合性能优异的电池。三种金属元素的主要作用和优缺点如下：

Co3+：减少阳离子混合占位，稳定材料的层状结构，降低阻抗值，提高电导率，提高循环和倍率性能。

Ni2+：可提高材料的容量（提高材料的体积能量密度），而由于Li和Ni相似的半径，过多的Ni也会因为与Li发生位错现象导致锂镍混排，锂层中镍离子浓度越大，锂在层状结构中的脱嵌越难，导致电化学性能变差。

Mn4+：不仅可以降低材料成本，而且还可以提高材料的安全性和稳定性。但过高的Mn含量会容易出现尖晶石相而破坏层状结构，使容量降低，循环衰减。

能量密度高是三元锂电池的最大优势，而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，电压平台越高，比容量越大，所以同样体积、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时间更长。单体三元锂电池放电电压平台高达3.7V，磷酸铁锂为3.2V，而钛酸锂仅为2.3V，因此从能量密度角度来说，三元锂电池比磷酸铁锂，锰酸锂或者钛酸锂具有绝对优势。

安全性较差和循环寿命较短是三元锂电池的主要短板，尤其是安全性能，是一直限制其大规模配组，和大规模集成应用的一个主要因素。大量实测表明，容量较大的三元电池很难通过针刺和过充等安全性测试，这也是大容量电池中一般都要多引入锰元素，甚至混合锰酸锂一起使用的原因。500次的循环寿命在锂电池中属于中等偏下，因此三元锂电池目前最主要的应用领域是3C数码等消费类电子产品。

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内行人支招，买新能源车，选磷酸铁锂还是三元锂电池？

消费升级背景下，大家买车追求的东西也越来越细致，比如以前买车只求大空间，实用性，现在买车愈发看重智能科技配置，包括L2系统、AR-HUD系统等，时下新能源时代，续航和电池安全性等方面都是大家的关注点，甚至越来越多购车消费者开始注重车辆的电池种类，一辆车是磷酸铁锂电池，还是三元锂电池，很多时候直接成为购车的关键决定因素，今天喵哥就来跟大家说一说，买车究竟是选磷酸铁锂电池，还是三元锂电池。

两种电池如何区分？

我们先来看看磷酸铁锂电池和三元锂电池是如何区分的，其中磷酸铁锂电池是指正极材料以磷酸亚铁锂为材料的电池，这类电池在热稳定性、安全系数、生产成本等方面有着不错的表现，所以在新能源车行业起步阶段，磷酸铁锂电池成为了很多厂家首选的电池。

不过磷酸铁锂电池的缺点也很明显，尤其是能量密度，太受限制。据悉，磷酸铁锂电池单体的能量密度通常在90-120Wh/kg之间，跟三元锂电池的200Wh/kg有很大的差距。而电池能量密度越高，意味着车辆的续航越长，所以前一两年整个新能源车市场在追求长续航的背景下，磷酸铁锂电池的市场热度不断下降，磷酸铁锂电池和三元锂电池的装车量逐年下降。

乘联会有数据统计，2015年左右磷酸铁锂电池的装车量占比有41%，三元锂电池装车量占比是58%。而到了2018年，前者装车量占比为11%，后者则是89%，可以说，早前新能源车市场基本是三元锂电池的天下。

三元锂电池装车量能赶超磷酸铁锂电池，原因不只是因为能量密度更高，还有更好的低温适应性，在低温环境下能更有效地保住电量，同时充放电性能也更强，电池一致性更好等等，所以之前在磷酸铁锂电池性能普遍较低的情况下，三元锂电池几乎是唯一的选择。而三元锂电池的性能更优越，主要与其原材料有关，正极材料是锰酸镍钴锂或铝酸镍钴锂。

三元锂电池的优点显而易见，但是不代表它没有缺点，比如热稳定性差，三元锂电池正极材料的分解温度在200℃左右，而磷酸铁锂电池的分解温度是700℃，这也在一定程度上说明，如果电池遇到高温，三元锂电池更容易起火，磷酸铁锂电池有着更好的稳定性。

此外，三元锂电池的循环寿命也更短，只有1000次左右，而磷酸铁锂电池的寿命是2000次以上，所有磷酸铁锂电池更耐用，在此基础上，三元锂电池的生产成本也更高，间接提升了车辆的市场售价。

看到这里，相信你也总结出一个规律，磷酸铁锂电池和三元锂电池是各有各的优势，两者都不完美，但是两者都有可取之处。

哪个最好？

磷酸铁锂电池与三元锂电池哪个更好，喵哥认为还是让市场来说了算。根据数据统计，2022年三元锂电池的累计销量有193.5GWh，同比增加143.2%，在电池总销量中占比达到41.6%。而磷酸铁锂电池的累计销量有271.0GWh，同比增长155.7%，占总销量58.2%。

另外在今年1-4月份，三元锂电池装车量是28.9GWh，同比增长12.3%，占总装车量31.7%，而磷酸铁锂电池装车量是62.0GWh，同比增长60.2%，占总装车量68.2%。

通过这些数据可以看出，磷酸铁锂电池在市场上越来越受欢迎，装车量稳步上升。而磷酸铁锂电池市场热度超越三元锂电池的原因，有多个方面的影响。

首先，今年国补已经永久退出历史舞台，加之材料价格上升，车企需要想办法降低造车成本，而磷酸铁锂电池显然更具优势。而关于三元锂电池和磷酸铁锂电池的生产成本，去年也有数据统计，容量为60kWh的电池，三元锂电池的成本是4.8万元，磷酸铁锂电池的成本是3.6万元，两者之间差距就是1.2万元，并且这价格差还会随着环境影响有所波动。

然后是磷酸铁锂电池技术在不断进步，比如采用比亚迪刀片电池、CTP封装技术等，使得电池的能量密度在不断提升。与此同时，得益于电池封装工艺的改进，电池的单位体积利用率也更高，能量密度带来的单位电池成本会有所下降，也就是说，现在磷酸铁锂电池在技术不断提升的同时，生产成本也在不断降低，所以从性价比来看，磷酸铁锂电池显然更适合市场需求。