鉅大LARGE | 點擊量：903次 | 2023年01月05日
三元電池和磷酸鐵鋰電池目前是消費市場上主流的兩種電池
811三元鋰電池算的上三元鋰電池的高配版，全稱叫NCM811三元鋰電池，其正極材料為鎳、鈷、錳，且三者的含量比例為80%:10%:10%。鎳含量比普通的三元鋰電池高，而鎳的成分越高能量密度越大，續(xù)航里程越高，811電池也因此被業(yè)內(nèi)認為是目前最高能量密度和最高技術含量的鋰電池，也是市場上量產(chǎn)規(guī)模最大的高鎳動力鋰電池。
磷酸鐵鋰電池是用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰電池。最近磷酸鐵鋰有爆發(fā)的趨勢，非常值得看好。因其磷酸鐵鋰作為正極材料具有良好的電化學性能，充放電平臺十分平穩(wěn)，充放電過程中結構穩(wěn)定，安全性能好。所以磷酸鐵鋰電池是極具性價比的一塊電池。
我們先來拿磷酸鐵鋰和811三元鋰電池做個比較吧!
1、電池能量密度上來看，811三元鋰電池比磷酸鐵鋰電池要高。電池能量密度是電池平均單位體積或質(zhì)量所釋放的電能。電池能量密度=電池容量×放電平臺/電池厚度/電池寬度/電池長度，基本單位為Wh/kg（瓦時/千克）
電池的能量密度越大，單位體積內(nèi)存儲的電量越多。因此電池能量密度越大，單位體積內(nèi)存儲的電量越多，車輛的續(xù)航里程就更大。由于兩者的電極材料差異，磷酸鐵鋰電池正極材料為磷酸鐵鋰，而811三元鋰電池為鎳鈷錳。普通的三元電池因為電壓高，其能量密度基本能達到240WH/kg，而磷酸鐵鋰電池140WH/kg，前者約是后者的1.7倍。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
811三元鋰電池因其高鎳含量使得能量密度能達到300kh/kg（國軒高科承接的國家科技部重大專項高比能量動力鋰電池的研發(fā)和集成應用項目其制備的三元811軟包樣品已通過科技部的中期檢測，能量密度達302Wh/kg，循環(huán)次數(shù)超過1500周），使其能量密度遠遠高過磷酸鐵鋰電池。
2.元素組成：磷酸鐵鋰電池，顧名思義就是正極材料是磷酸鐵鋰，它在充電時，磷酸亞鐵鋰中的部分鋰離子脫出，經(jīng)電解質(zhì)傳遞到負極，同時正極釋放電子，自外電路到達負極，維持化學反應的平衡；放電時，鋰離子自負極脫出，經(jīng)電解質(zhì)到達正極，同時負極釋放電子，自外電路到達正極，為外界供應能量，所以具有安全穩(wěn)定性強循環(huán)性能更好的優(yōu)勢。
811三元鋰電池則是正極材料是鎳、鈷、錳，且三者的含量比例為80%:10%:10%的電池。在這三種元素中，鎳和鈷是活性金屬，錳不參和電化學反應。一般來說，活性金屬含量越高，電池容量越大，但811三元鋰電池鎳含量過高時，會使鎳的2價離子占據(jù)鋰離子的位置，加劇陽離子的混合，從而導致容量的降低。
鈷雖是一種活性金屬，但它可以起到抑制陽離子混合的用途，從而穩(wěn)定材料的層狀結構。錳作為一種非活性金屬，在提高安全性方面起著穩(wěn)定反應的用途。但總體上811三元鋰電池穩(wěn)定性較差。
3.成本結構：磷酸鐵鋰電池因沒有貴重金屬如鈷鎳金屬，而成本較低，磷酸鐵鋰正極材料中的重要原料磷、鐵都比較便宜。
目前國內(nèi)磷酸鐵鋰正極材料的制備方法重要是固相合成法：以磷酸鐵作為前驅體，和碳酸鋰、蔗糖混合后，經(jīng)高溫燒結，制備磷酸鐵鋰。前驅體磷酸鐵的制備方法有多種，比較低成本的制備方法是用硫酸亞鐵和磷酸來制備。磷酸是大宗商品，而硫酸亞鐵重要來源硫酸法制備鈦白粉的副產(chǎn)品。從整個磷酸鐵鋰正極材料的原材料來看，除了碳酸鋰的價格相對較高以外，其他的硫酸亞鐵、磷酸、蔗糖等都十分便宜。
而811三元電池因鈷鎳金屬是必備成分，所以價格也會較昂貴些，對工藝的要求高。而三元材料中重要元素鎳、鈷等均為重金屬，并且我國鈷資源十分稀缺，重要依賴從剛果金等地區(qū)進口。目前市場上報價，每噸磷酸鐵鋰正極材料價格不到6萬元，而811三元正極材料20萬元/噸。磷酸鐵鋰正極材料的價格不到三元正極材料的一半。
所以，磷酸鐵鋰技術路線相關于三元技術路線有明顯的成本優(yōu)勢。
4.安全性：磷酸鐵鋰電池比811三元鋰電池的熱穩(wěn)定性更出色。磷酸鐵鋰在周圍溫度達到600℃時，才開始溶解。相比之下，811三元鋰電池在200℃左右就開始溶解了。在自燃事件中，確實也是三元鋰電池車型占據(jù)更大比例。
磷酸鐵鋰電池的熱失控溫度普遍在500C以上，而三元鋰電池的熱失控溫度則小于300C，其中高鎳的811甚至低于200C，顯然，磷酸鐵鋰電池的安全性高于811三元鋰電池。前面說到磷酸鐵鋰電池的原理是通過正負極離子和電子流動，所以就有安全穩(wěn)定性強循環(huán)性能更好的優(yōu)勢。
811三元鋰電池的8:1:1的元素配比決定了在能量密度很高的同時也帶來了安全隱患，在能量密度和續(xù)航里程都要求高的前提下，安全容易被忽略。811三元電池正極材料中的鎳可以提高材料活性，提高能量密度，但它也降低了電池的穩(wěn)定性和安全性，表現(xiàn)為循環(huán)充放電的容量損失、高溫環(huán)境容量加速衰減、充電時出現(xiàn)氣體使電池出現(xiàn)鼓包，而且電池正極熱穩(wěn)定性更差，更易引發(fā)熱失控。
總的來說，三元鋰和磷酸鐵鋰兩種電池并沒有絕對好壞，而是各有千秋。目前在實際使用中，磷酸鐵鋰電池具有耐高溫，安全穩(wěn)定性強，價格便宜，循環(huán)性能更好的優(yōu)勢。原料價格低且磷、鐵存在于地球的資源含量豐富，不會有供料問題。三元鋰電池雖然在儲能密度上有絕對的優(yōu)勢，能夠滿足消費者對電動汽車長續(xù)航的重要需求。都是制造成本和安全性上，還有很大的提升。
