三元锂电池和聚合物锂电池哪个好？有什么区别？

三元锂电池与聚合物锂电池都属于锂电池的一种，那么，三元锂电池和聚合物锂电池哪个好?它们两者有什么区别呢?

从使用材料来区分话，聚合物锂离子电池正极材料分为钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂材料，负极为石墨，电池工作原理也基本一致。聚合物锂离子电池正极材料重要差别在于电解质的不同，液态锂离子电池使用液体电解质，聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替，这种聚合物可以是干态的，也可以是胶态的，目前大部分采用聚合物凝胶电解质。

三元锂电池的正极材料使用镍钴锰酸锂或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂离子电池，三元复合正极材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际要调整，三元材料做正极的电池相关于钴酸锂离子电池安全性高，但是电压太低。

其中磷酸铁锂作为正极材料的电池充放电循环寿命长，但其缺点是能量密度、高低温性能、充放电倍率特性均存在较大差距，且生产成本较高，磷酸铁锂离子电池技术和应用已经遇到发展的瓶颈;锰酸锂离子电池能量密度低、高温下的循环稳定性和存储性能较差，因而锰酸锂仅作为国际第1代动力锂电的正极材料;而多元材料因具有综合性能和成本的双重优势日益被行业所关注和认同，逐步超越磷酸铁锂和锰酸锂成为主流的技术路线。

聚合物锂电池性能特点：设计较灵活、质量比能量更高、电化学稳定窗口较宽、安全可靠性更高、循环寿命更长、容量衰减速度较慢、体积利用率较高、内阻较小、重量较轻、自放电较小。

三元锂电池性能特点：安全性上，其比钴酸锂电池的安全性还高，但低于磷酸铁锂电池，在目前所有商业化锂离子电池中安全性属于中等级别，仍有待提升;能量密度上，其远超过钴酸锂电池、锰酸锂电池以及磷酸铁锂电池;电压平台上，其单体占有绝对优势，为3.7V，，而磷酸铁锂为3.2V，钛酸锂为2.3V。

聚合物锂电池缺点：生产成本较高，电解质体系提纯较困难，需要保护线路控制，防止过充放，破坏电池内部化学物质的可逆性，严重影响寿命。

三元锂电池缺点：耐高温性较差、循环次数较为有限、大功率放电较差、元素有毒，大功率充放电后温度极易升高，高温后释放氧气易燃烧。

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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。

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