三元锂离子动力电池和磷酸铁锂电池哪一种电池更适合电动汽车呢?

我认为三元锂电池跟磷酸铁锂电池不分伯仲。当下的新能源汽车的动力电池，要么是三元锂电池，要么是磷酸铁锂电池。宁德时代代表着三元锂电池的最高技术，比亚迪代表着磷酸铁锂电池的最高技术。2022年装机量排名第一的是宁德时代，比亚迪排第二，其中磷酸铁锂电池装机量为184.5GWh，占比61%，同比增长126.5%;三元电池装机量为117.3GWh，占比38.8%，同比增长51.1%。比亚迪自己车用的电池全部都为磷酸铁锂，当然比亚迪也生产三元锂电池，只不过自己不用，给别的主机厂用。2022年磷酸铁锂装机量超过三元锂最主要的原因还是比亚迪的销量太好了，比亚迪全年销量186.7W辆，这186.7W辆都是自家的磷酸铁锂电池。宁德时代主打三元锂电池，但是宁德时代也生产磷酸铁锂，宁德时代不挑，只要有客户就合作，不管是磷酸铁锂还是三元锂电池。电池之所以叫做磷酸铁锂或者是三元锂是根据电池的正极材料来命名的，磷酸铁锂电池的正极材料就是磷酸铁锂，三元锂电池的正极材料其实是镍钴锰锂，我们简称三元锂。上图是不同电池之间的对比，我们重点看磷酸铁锂以及三元锂，也就是画圈的那两个，可以很明显的看出，三元锂的能量密度要好于磷酸铁锂，但是三元锂的安全性能较差，相对于磷酸铁锂，三元锂的价格也是比较贵的，同时三元锂的循环次数也是没有磷酸铁锂高的。我们针对这些特性一个一个详细分析。能量密度论单体电芯三元锂的能量密度就是高于磷酸铁锂，这个是由电池的化学属性决定的。我们可以发现市场上装载三元锂电池的电车，续航基本都超过了500Km，可能你会问，比亚迪很多车型装的是磷酸铁锂，但是续航都超过了500km，甚至达到了700km。没错，比亚迪自己的单体电芯能量密度低，它就想办法在有限的电池箱体空间，布置更多的电池，这样就能做到单位体积的能量密度的提升，其实就是比亚迪刀片电池的CTB技术。如下图所示无论是比亚迪海豹电池包还是比亚迪汉电池包，都是取消了传统电池模组，在电池包箱体里面直接放置电芯，这样就可以最大化的利空电池包箱体的空间，也就是在有限的箱体里面尽可能的多放置电池，这样整个电池包的容量就提升了。所以比亚迪的刀片电池不管是VCTP(volumetric cell to pack ratio)代表电池包的体积能量密度与电芯的体积能量密度的比值，即体积利用率还是GCTP (gravimetric cell to pack ratio) 代表电池包的质量能量密度与电芯的质量能量密度的比值，即电池包质量利用率)都是显著提升的。比亚迪通过CTP/CTB技术，在不改变电池材料的情况下，充分的利用的电池箱体的体积，显著的提高了pack级别的能量密度。其实不仅仅比亚迪的磷酸铁锂电池采用CTP/CTB技术，宁德时代的麒麟电池同样是CTP技术，麒麟电池是采用电芯倒置的方式布局，基于安全的考虑，一旦发生了热失控，热量是往下面喷发的，如下图所示同样都是取消模组设计，因为由于单体电芯三元锂的能量密度要大于磷酸铁锂，所以宁德时代的麒麟电池的电量是目前市场上乘用车上面最高的，可以做到140kwh，要知道比亚迪海豹冠军版本的续航700km的电池包电量才是82.5kwh。搭载麒麟电池的极氪001综合续航超过了1000km.所以在pack级别的能量密度上面，我认为磷酸铁锂做的也不差。磷酸铁锂还会面临一个问题，就是低温性，也就是说在寒冷的北方使用，可能电池的续航会变得很差，针对这个问题，其实厂家早就想到了，针对低温设计了高效的热管理系统。上图是比亚迪的热管理原理图，通过集成一个热泵以及电加热，可以很好的面对冬天低温的问题。在冬天给车充电的时候，充电枪首先会把电池给加热，让电池处在一个良好的环境种，如果电池充满电，充电枪的电还会继续给电池保温，让车主，一大早开车，电池就会处在最佳温度中，正常工作。安全性电池的能量密度于安全性是成反比的关系，能量密度越高，相对越不安全。对于能量密度高的电池pack,需要在安全上面做特殊的设计。我们先来看一下电芯的能量密度于安全性的关系，如下图所示。上图是三元锂电池镍钴锰不同比例所对应的安全性，由上图可以看出，镍的占比越高，能量密度就越高，安全性就越差。我们常听说的三元锂电池有什么811，523，622，其实这个是指三元材料镍钴锰的比例，第一个数字代表镍元素，第一个数字镍占比越高，能量密度越大，越不安全，所以811电池是能量密度最大的三元电池。镍的作用就是提高能量密度的，钴元素起到稳定结构和降低电阻的作用，但过多的钴含量会降低三元正极材料的容量，锰是非电化学活性物质，不参与电化学反应，但可起到维持电极材料结构稳定性的作用，提升电极材料的安全性。这里面钴元素最贵，但是钴元素是不可缺少的。上图是能量密度所对应的循环寿命，可以看出，磷酸铁锂的循环寿命要远远好于三元锂。目前三元锂的充放电的循环次数在1500次左右，我们按照充满一次电可以行驶400km来算，那么1500次就是60W公里，我们消费者在平时的使用过程种，几乎是没人能开到60W公里的，所以说使用寿命基本不是什么问题。三元锂电池面临的主要问题就是安全，其实就是热失控的问题。当下，主机厂针对三元锂电池的热失控主要采用了，第一布局气凝胶，气凝胶最高可以耐1200度的高温，气凝胶的作用就是把热量隔住，不要传递给其他电芯，第二用云母板，云母板的作用也是隔热，气凝胶是隔电芯级别的热量，云母板是隔电池模组级别的热量，第三，排气阀，排气阀是一个单向阀，在发生热失控的时候，电池包内高温高压气体会打开排气阀，使其包内的热量高压及时的排放到包外，避免进一步热失控。总结无论是三元锂电池还是磷酸铁锂电池，都有优缺点，我们主机厂在针对于他们的缺点，都会有相应的设计，随意广大用户不用特别担心，三元锂电池跟磷酸铁锂电池都可以用作动力电池，性能也都稳定，可以放心大胆的使用。来源：知乎 www.zhihu.com 作者：王大富【知乎日报】千万用户的选择，做朋友圈里的新鲜事分享大牛。点击下载此问题还有 93 个回答，查看全部。延伸阅读：三元锂离子动力电池和磷酸铁锂电池哪个要更适合电动汽车？三元电池，锂电池，锂离子电池，动力电池，磷酸铁锂电池有什么共同点，又有什么区别？

May 25, 2023 - 22:00

我认为三元锂电池跟磷酸铁锂电池不分伯仲。当下的新能源汽车的动力电池，要么是三元锂电池，要么是磷酸铁锂电池。

宁德时代代表着三元锂电池的最高技术，比亚迪代表着磷酸铁锂电池的最高技术。

2022年装机量排名第一的是宁德时代，比亚迪排第二，其中磷酸铁锂电池装机量为184.5GWh，占比61%，同比增长126.5%;三元电池装机量为117.3GWh，占比38.8%，同比增长51.1%。

比亚迪自己车用的电池全部都为磷酸铁锂，当然比亚迪也生产三元锂电池，只不过自己不用，给别的主机厂用。2022年磷酸铁锂装机量超过三元锂最主要的原因还是比亚迪的销量太好了，比亚迪全年销量186.7W辆，这186.7W辆都是自家的磷酸铁锂电池。

宁德时代主打三元锂电池，但是宁德时代也生产磷酸铁锂，宁德时代不挑，只要有客户就合作，不管是磷酸铁锂还是三元锂电池。

电池之所以叫做磷酸铁锂或者是三元锂是根据电池的正极材料来命名的，磷酸铁锂电池的正极材料就是磷酸铁锂，三元锂电池的正极材料其实是镍钴锰锂，我们简称三元锂。

上图是不同电池之间的对比，我们重点看磷酸铁锂以及三元锂，也就是画圈的那两个，可以很明显的看出，三元锂的能量密度要好于磷酸铁锂，但是三元锂的安全性能较差，相对于磷酸铁锂，三元锂的价格也是比较贵的，同时三元锂的循环次数也是没有磷酸铁锂高的。我们针对这些特性一个一个详细分析。

能量密度

论单体电芯三元锂的能量密度就是高于磷酸铁锂，这个是由电池的化学属性决定的。我们可以发现市场上装载三元锂电池的电车，续航基本都超过了500Km，可能你会问，比亚迪很多车型装的是磷酸铁锂，但是续航都超过了500km，甚至达到了700km。

没错，比亚迪自己的单体电芯能量密度低，它就想办法在有限的电池箱体空间，布置更多的电池，这样就能做到单位体积的能量密度的提升，其实就是比亚迪刀片电池的CTB技术。如下图所示

无论是比亚迪海豹电池包还是比亚迪汉电池包，都是取消了传统电池模组，在电池包箱体里面直接放置电芯，这样就可以最大化的利空电池包箱体的空间，也就是在有限的箱体里面尽可能的多放置电池，这样整个电池包的容量就提升了。

所以比亚迪的刀片电池不管是VCTP(volumetric cell to pack ratio)代表电池包的体积能量密度与电芯的体积能量密度的比值，即体积利用率还是GCTP (gravimetric cell to pack ratio) 代表电池包的质量能量密度与电芯的质量能量密度的比值，即电池包质量利用率)都是显著提升的。

比亚迪通过CTP/CTB技术，在不改变电池材料的情况下，充分的利用的电池箱体的体积，显著的提高了pack级别的能量密度。

其实不仅仅比亚迪的磷酸铁锂电池采用CTP/CTB技术，宁德时代的麒麟电池同样是CTP技术，麒麟电池是采用电芯倒置的方式布局，基于安全的考虑，一旦发生了热失控，热量是往下面喷发的，如下图所示

同样都是取消模组设计，因为由于单体电芯三元锂的能量密度要大于磷酸铁锂，所以宁德时代的麒麟电池的电量是目前市场上乘用车上面最高的，可以做到140kwh，要知道比亚迪海豹冠军版本的续航700km的电池包电量才是82.5kwh。搭载麒麟电池的极氪001综合续航超过了1000km.

所以在pack级别的能量密度上面，我认为磷酸铁锂做的也不差。磷酸铁锂还会面临一个问题，就是低温性，也就是说在寒冷的北方使用，可能电池的续航会变得很差，针对这个问题，其实厂家早就想到了，针对低温设计了高效的热管理系统。

上图是比亚迪的热管理原理图，通过集成一个热泵以及电加热，可以很好的面对冬天低温的问题。在冬天给车充电的时候，充电枪首先会把电池给加热，让电池处在一个良好的环境种，如果电池充满电，充电枪的电还会继续给电池保温，让车主，一大早开车，电池就会处在最佳温度中，正常工作。

安全性

电池的能量密度于安全性是成反比的关系，能量密度越高，相对越不安全。对于能量密度高的电池pack,需要在安全上面做特殊的设计。我们先来看一下电芯的能量密度于安全性的关系，如下图所示。

上图是三元锂电池镍钴锰不同比例所对应的安全性，由上图可以看出，镍的占比越高，能量密度就越高，安全性就越差。

我们常听说的三元锂电池有什么811，523，622，其实这个是指三元材料镍钴锰的比例，第一个数字代表镍元素，第一个数字镍占比越高，能量密度越大，越不安全，所以811电池是能量密度最大的三元电池。镍的作用就是提高能量密度的，钴元素起到稳定结构和降低电阻的作用，但过多的钴含量会降低三元正极材料的容量，锰是非电化学活性物质，不参与电化学反应，但可起到维持电极材料结构稳定性的作用，提升电极材料的安全性。这里面钴元素最贵，但是钴元素是不可缺少的。

上图是能量密度所对应的循环寿命，可以看出，磷酸铁锂的循环寿命要远远好于三元锂。目前三元锂的充放电的循环次数在1500次左右，我们按照充满一次电可以行驶400km来算，那么1500次就是60W公里，我们消费者在平时的使用过程种，几乎是没人能开到60W公里的，所以说使用寿命基本不是什么问题。

三元锂电池面临的主要问题就是安全，其实就是热失控的问题。当下，主机厂针对三元锂电池的热失控主要采用了，第一布局气凝胶，气凝胶最高可以耐1200度的高温，气凝胶的作用就是把热量隔住，不要传递给其他电芯，第二用云母板，云母板的作用也是隔热，气凝胶是隔电芯级别的热量，云母板是隔电池模组级别的热量，第三，排气阀，排气阀是一个单向阀，在发生热失控的时候，电池包内高温高压气体会打开排气阀，使其包内的热量高压及时的排放到包外，避免进一步热失控。

总结

无论是三元锂电池还是磷酸铁锂电池，都有优缺点，我们主机厂在针对于他们的缺点，都会有相应的设计，随意广大用户不用特别担心，三元锂电池跟磷酸铁锂电池都可以用作动力电池，性能也都稳定，可以放心大胆的使用。

来源：知乎 www.zhihu.com
作者：王大富

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