三元锂电池和锂离子电池

磷酸铁锂锂电池与三元锂电池性能对比

WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】

磷酸铁锂锂电池与三元锂电池性能对比

在当今动力电池市场，主要以磷酸铁锂电池和三元锂电池为主。二者主要的特性是能量密度与安全性的差异，能量密度关系到动力电池的续航能力，安全性也是动力锂电池最重要的指标之一。

那么我们就从能量密度与安全生、温度适应性、充放电效率四个方面分别介绍一下这两种锂电池间的区别与联系：

能量密度

磷酸铁锂电池的能量密度较三元锂电池相差很多，目前新能源汽车的补贴标准以电池包系统的能量密度为重要指标，政策规定 当电池系统能量密度超过120Wh/kg，就可以享受倍的补贴，介于90Wh/kg和120Wh/kg之间只能享受1倍补贴。在此需要说明一下力朗电池生产的汽车动力电池包能量密度已达125Wh/kg。

磷酸铁锂电池单体能量密度通常在90-120Wh/kg之间，而三元锂电池单体能量密度可以达到200Wh/kg左右，可见三元锂电池的能量密度优势较为明确，这也是近年内国内大量上线三元锂电池产线的原因所在，再加了日韩在三元锂电池技术方向上的坚持，为市场注入强有力的信心。

安全性

我们知道，就材料体系而言，三元锂电池正极材料的分解温度在200℃左右，磷酸铁锂电池正极材料的分解温度在700℃左右。实验室测试环境下短路磷酸铁锂电池单体，基本不发出现着火的情况，三元锂电池则不然，在使用三元锂电池时尤其要对热管理提出较高的要求。对于整车电池包来讲，安全措施更加完善与科学，通过BMS有效对锂电池进行管理，电池可以工作在安全的状态下。

温度适应性

我国幅员辽阔，气候复杂，从最北端的东北三省到最南端的海南诸岛温度变化非常丰富。以北京为例，作为电动汽车的主力市场，北京夏季最高温度在40℃左右，而冬季则基本保持在零下16℃左右，甚至更低。这样的温度区间显然适合低温性能更佳的三元锂电池。而注重耐高温性能的磷酸铁锂电池在北京的冬季会显得有些乏力。更何况，三元锂电池耐高温方面与磷酸铁锂相比，差距并不大。

Power功率，Life寿命，Cost成本，Safety安全，以及Energy能量。

对比的材料是NMC/NCA三元材料/NCA，LCO钴酸锂，LFP磷酸铁锂，LMO锰酸锂。NCA和NCM比较相近，算是材料中的近亲，因此在这里归为一类说。

LCO = LiCoO2 , layered, 钴酸锂

NMC = LiNixMnyCozO2 , layered, 镍钴锰酸锂=三元

NCA = LiNi1-y-zCoyAlzO2 , layered, 镍钴铝酸锂

LMO = LiMn2O4 spinel, 锰酸锂

LFP = LiFePO4 olivine 磷酸铁锂

从这个图中，我们可以看出：

LFP材料

Energy能量最低（悲剧，容量低是一方面，3.4V的低电压才是问题，反面例子就是镍锰酸锂尖晶石，电压4.7V）。篇幅所限，就不在这里放充放电曲线了。

Power功率一点也不低（在鄙研究所自制的中试级磷酸铁锂，5C可以做到130mAh/g滴（当然PHOSTECH的也可以。。。）。包碳+纳米化材料倍率性能还是很强大的！）。 Life寿命和Safety安全性最优，这主要得益于该材料中聚阴离子PO43-

的结合作用，使得氧结合的更好，与电解液的反应活性低，不像三元材料那样更容易出现一些产生氧气鼓泡等现象。寿命上，一般认为可以>4000次循环。

Cost成本，磷酸铁锂还不错，成本上仅次于LMO锰酸锂材料（这个东西，空气烧，锰源又便宜），第二有竞争力。磷酸铁锂的原料，磷铁锂都比较便宜，但是做成纳米粉需要一些成本，热处理又要在惰性气氛下进行，种种工艺要求，导致该材料的成本（国产的大约10W/t）不像LMO那么低（6~7W/t），但是比起NMC（13W/t），LCO（更贵）还是便宜一些的。

原因：钴比镍贵（我国贫钴啊有没有），镍比锰铁要贵，用什么原料，有什么成本。

然后再对比分析以下NCM/NCA三元材料

能量最有优势（电动汽车就想跑远点，这个最重要）。此外随着高镍NCM材料的研发推出，这个材料的能量密度还能有进一步的提升

锂电池-三元锂离子电池的寿命及优缺点详细介绍

导语：三元锂离子电池是指使用三种镍钴锰过渡金属氧化物作为正极材料的二次锂离子电池。它完全结合了钴酸锂循环的良好性能，镍酸锂的高比容量以及锰酸锂的高安全性和低成本，是通过混合，掺杂，涂覆和表面改性的方法合成镍的在分子水平上具有多种元素（例如钴和锰）的复合锂插层氧化物。它是已被广泛研究和应用的可再充电锂离子电池。

三元锂离子电池的寿命 锂离子电池寿命是指在使用一段时间后，电池容量分解为标称容量的70%(室温下25°C，标准大气压下已放电并已放电的电池容量)。在0.2C时)，可以视为使用寿命的终点。在工业上，循环寿命通常由锂离子电池充满和放电时的循环次数来计算。 在使用过程中，锂离子电池内部将发生不可逆的电化学反应，这将导致容量降低，例如电解质击穿，活性材料失活，正负电极结构崩溃以及内部和外部锂离子数量的减少。实验表明，较高的放电速率将导致容量下降更快，假如放电电流较低，则电池电压将接近平衡电压并释放更多的能量。

三元锂离子电池的理论寿命约为800次循环，这是商用可充电锂离子电池中的平均寿命。磷酸铁锂持续约2,000个循环，而钛酸锂达到10,000个循环。目前，传统的电池制造商已经承诺其三元电池的规格超过500倍(在标准条件下进行充电和放电)，但是在将电池组组装成电池组之后，由于问题电阻，电阻和内部电阻的关系不能完全相同，其寿命约为400倍。 制造商建议SOC使用窗口为10%到90%。不建议进行深度充电和放电，否则将对电池的正负电极结构造成不可逆转的损坏。假如通过表面电荷和表面放电计算，则循环寿命至少为1,000次。另外，假如锂离子电池经常在高速和高温环境中放电，则电池寿命将显着缩短至不足200倍。 三元锂离子电池的优缺点

三元锂离子电池在容量和安全性方面相对平衡，并且是具有优异的整体性能的电池。这三种金属元素的重要功能，优缺点如下： Co3+：减少阳离子的混合占用，稳定材料的层状结构，降低电阻值，提高电导率并提高循环性能和速度。Ni2+：可以新增材料的容量(新增材料体积的能量密度)。由于Li和Ni的半径相似，过多的Ni也会由于与Li的位错以及锂层中镍离子的浓度而引起锂镍的混合放电。锂越大，在层状结构中将其去交织就越困难，从而导致不良的电化学性能。

奔跑吧！三元锂离子动力电池

早春3月，意大利佛罗伦萨街头，新大洋知豆电动汽车，已经成为当

地微出行方式的一种流行文化。同时，江苏溧阳中关村产业园内，波士顿电

池正积极实施其超级电芯工厂（三元系）计划。

波士顿电池力保三元锂电池技术优势

业内报告指出，全球销售领先的电动汽车品牌，如宝马i3、i8，特斯

拉等，已在电池技术方向上全部转向三元系锂电池。这表明，三元锂电池技

术，正将成为国内外动力电池市场的主导应用取向。而这正是波士顿电池作

为整车厂商供给侧的核心优势，也是对政府革命电池技术的积极响应这家专

注于生产研发高能量密度三元锂动力电池的北京市高新技术企业，依托在波

士顿及北京的2个研发中心，采用麻省理工的复合三元锂电配方，使其电芯

产品，以高一致性、高能量密度、超长使用寿命着称。

对于波士顿电池总裁潘晓峰而言，2016年，仍是这家中国最大的三