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一文講清：磷酸鐵鋰和三元鋰電池的區別
來源：恒天汽車 發布時間：2023-07-05 14:24
近年來，隨著環保、節能減排政策的實施，新能源汽車得到了前所未有的發展。但對于新能源汽車來說，續航、充電和安全是消費者最關心的三大問題，其性能好壞在很大程度上取決于電動汽車的動力來源——電池。
新能源汽車的電池有何不同？它們之間有什么區別？哪個更靠譜？哪一款更適合你的電動車？
電池的種類很多 ，可分為化學電池、物理電池和生物電池。按結構分類，可分為電池和燃料電池兩大類。從種類上講，現在新能源汽車使用的電池屬于化學電池，常見的有鉛酸、鈦酸鋰、鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳、鎳鈷鋁五種動力電池。其中磷酸鐵鋰（簡稱LFP）和三元鋰電池（簡稱NCM）能量密度更高、性能更穩定，是目前電池市場上流通最廣的兩種電池，也是應用最廣泛的主流電源用于電動汽車。
因為目前市場上流通的是LFP和NCM鋰電池，所以，下面我們就著重介紹這兩種電池，了解一下這兩種電池的區別。
能量密度：NCM > LFP
能量密度是評價電池性能的重要指標。一般來說，能量密度越高，電池單位重量或體積所能容納的電量就越多，續航里程也就越遠。
例如，兩塊重量和大小相同的礦石，一塊雜質多一點，一塊雜質少一點，提取率高一點，無疑會更有價值。因此，同樣體積下，能量密度越高，蓄電能力越強。
LFP由于其固有的化學特性，電荷低，能量密度約為140Wh/kg。NCM電壓高，能量密度基本在240kWh/kg。也就是說，同等重量下，NCM的能量密度是LFP的1.7倍。
目前NCM鋰電池有NCM523、NCM622和NCM811三種，其中NCM811電池是主流應用電池。鮮為人知的是，這三種鋰電池都是根據正極材料中鎳、鈷、錳的比例來命名的，比如811電池。負極材料主要由80%的鎳、10%的鈷和10%的錳組成。簡單來說就是在之前NCM的基礎上將電極材料改為8:1:1。
隨著對電池壽命的要求越來越高，高鎳NCM811是電池發展的重點突破方向。選擇它的主要原因是鎳含量的增加會促進三元（鎳鈷錳）正極材料的比容量上升，可以進一步擴大電池的能量密度，以及電能儲存能力會隨著能量密度的增加而上升。
安全性：LFP > NCM
由于材料的原因，LFP 具有最好的熱穩定性。電熱峰值超過350℃，化學成分在500℃至600℃之間開始分解。但其耐低溫性能較差，3500mAh容量的pack，在-10℃環境下工作，100次充放電循環，已經處于報廢狀態。
相比之下，NCM材料不穩定，往往在200度左右容易分解，電解液在高溫作用下會迅速燃燒，引發連鎖反應，甚至引起車輛自燃！所以很多搭載NCM鋰電池的新能源汽車都需要加入溫度保護和BMS來保護電池。所以在高溫下，磷酸鐵鋰的安全性是比較高的。
低溫性能：NCM > LFP
冬季電動車續航里程衰減普遍，磷酸鐵鋰電池的低溫性能比三元鋰電池差。磷酸鐵鋰的溫度下限為-20℃，低溫環境電性能較差。
LFP容量保持率在0℃時約為60-70%，-10℃時約為40-50%，-20℃時約為20-30%。NCM的低溫極限為-30℃，低溫放電性能好。在與LFP同等低溫條件下，冬季續航里程衰減小于15%，明顯高于LFP。冬季電動車續航里程衰減普遍，磷酸鐵鋰的低溫性能比三元鋰電池差。
壽命：LFP > NCM
電池壽命是電池在反復充放電后的衰減，一般電動車充滿電后，有效電量衰減到原來電量的80%以下，這就意味著需要更換電池了，更換標準與手機相同。
一般來說，LFP的完整充放電循環次數可達3500次以上。每次充放電后，電量都會衰減一次，衰減數次后，原來的電量將不足80%。例如它每天循環一次，LFP 需要將近 10 年的時間才能開始衰變和更換。
與 LFP 不同，NCM 的壽命比 LFP 電池短。完成2000次以上的充放電循環后，會開始出現衰減現象，時間一般為6年左右。但是，通過電池管理等方法，可以稍微延長電池壽命，但只能延長一點點。
當然，電池組的壽命并不是單個電芯壽命的總和。作為組合，如果其中電池的性能高度一致，則電池組的壽命只能接近單個電池的壽命。
制造成本：NCM > LFP
關于成本，LFP 也有巨大的優勢。它們不含貴金屬（鎳鈷元素），因此生產成本更低。NCM使用多種鎳、鈷、錳材料，生產高鎳電池對工藝環境要求比較嚴格，目前成本較高。
其次，近年來，鋰、鈷等金屬資源面臨緊缺問題，尤其是鈷金屬，價格暴漲，報價超過20萬元/噸。而一噸電解鎳的價格，現在也在11萬元左右。于是，不少電池企業不得不轉向811，提高鎳含量，降低鈷含量，從而降低成本。
結合能量密度、低溫性能、安全性、使用壽命和成本這些因素，LFP和NCM各有優勢，但誰勝誰負還真不好說。
在實際使用中，磷酸鐵鋰具有耐高溫、安全穩定性強、價格低廉、循環性能更好等優點。原材料價格低廉，地球上有豐富的磷鐵資源，不存在材料供應問題。
NCM在儲能密度方面具有絕對優勢，可滿足消費者對電動汽車長續航里程的重要需求。在制造成本上，NCM的成本也在逐漸下降。未來隨著主機廠BMS的進一步迭代優化，NCM的熱管理將得到更好的解決。可以預見的是，NCM 電池組在長續航電動汽車中仍占主導地位。
