科技有意思丨磷酸铁锂VS三元锂,哪一种电池才更适合你?

  • 2021/03/03
  • 车云网

孰优孰劣,其实更多取决于车企以及消费者的需求,适合自己的才是最好的。

小鹏在今天正式发布了新的入门版车型——小鹏P7后驱标准续航智享版和智尊版、小鹏G3 460c悦享版,均使用了宁德时代提供的磷酸铁锂电池。其中小鹏P7电池组容量达到60.2kWh,续航水平480km,两个版本售价分别为22.99万和23.99万元,相比同配置的长续航车型降低了两万元,预计今年5月开始交付。

磷酸铁锂电池这个名字我们在最近频繁听到,与它某种程度上相对应的则是三元锂电池,这也是目前较为主流的两种电芯。三元锂电池用得好好的,为什么又要在同一款车上用上两种不同的电池?磷酸铁锂电池和三元锂电池对我们来说又有什么区别?

补贴拉动电池发展

其实不仅仅是小鹏P7,最近更广为人知的例子还有特斯拉Model 3,也在其标准续航版本上使用了磷酸铁锂电池。这其中的主要原因自然是出于成本的考虑,得以让Model 3的入门版本价格拉得更低。

由于材料价格低且结构稳定安全,相对早期的电动车不少都采用了磷酸铁锂电池,这也是磷酸铁锂电池最大的优点之一。不过随着电动车行业的发展,电池技术很大程度上受到行业补贴政策的影响,其中最核心的两点就是纯电续航里程和电池能量密度。由此,越来越多的电动车开始采用能量密度更高的三元锂电池。

这里,两种电池的名字其实指的是其电芯的正极材料,磷酸铁锂电池自然使用的是磷酸铁锂(LiFePO4),而三元锂电池中的三元材料指的则是镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)或铝(Al)三种材料的聚合物(也就是我们常听到的NCM、NCA),并根据车型需要设定三者不同的比例(比如“523”、“811”),使电池有不同的侧重性。

再说得细一点,三元锂电池中的镍可以提高材料的可逆容量,提升电池的能量密度,也就主要负责提升电池容量和车辆续航能力。钴则能提高锂离子脱嵌能力,可以提高电池的充放电速度,也就可以增加充电效率;锰或铝的作用则主要为提高电池的安全和稳定性。所以,三种材料相结合可以大幅提升电池能量密度,同样体积的电池就能拥有更高的容量,也就在政策下更受青睐。

但与此同时,镍元素相对活泼的化学特性使得三元锂电池并不能耐受太高温度,对其中氧元素的束缚也比较低,结果就是我们曾经看到过不少使用三元锂电池的电动车起火自燃的案例,也让电动车的安全性成为许多人担心的问题。

而这一点上,磷酸铁锂电池因为其稳定的内部结构,使其在更高的温度下也不容易分解,而且不仅耐高温和过充的能力强,也能更好地面对碰撞、短路等情况,自燃着火的概率也相对比较低。但它的弱势在于低温环境,相对稳定的结构使得锂离子扩散速度进一步降低,于是天冷的时候就很影响电池的电化学活性,也就导致了冬天续航大幅缩水,我们都看到过特斯拉车主的维权新闻。

适合你的才是最好的

因此,大概了解了磷酸铁锂电池和三元锂电池分别是怎么回事之后,我们可以发现两种电池各有各的优缺点,也拥有各自不同的适用场景。我们可以先简单来总结一下。

我们再从另外一个角度来看,通过目前主要的几项指标比较一下目前二者的优劣。

所以,简单来说,磷酸铁锂更适合那些对安全性要求高、有一定成本要求、但不吝啬电池体积的车型,比如价格相对更经济的入门电动车、行驶里程较高的营运车辆或者尺寸较大的商用车辆。就像小鹏P7这次的后驱标准续航版和特斯拉Model 3标准续航版,作为入门版本就选择了磷酸铁锂电池,价格得到进一步降低,对气温更适宜的南方地区或有足够充电条件的消费者就会有吸引力。

而对于一些定位高端、更加注重体验和舒适的车型,三元锂电池或许是更好的选择,更高的续航水平、更宽敞的车内空间、更快速的充电效率都可以大大提升用车体验。比如目前主流使用三元锂电池的电动车500km左右的续航,在一线城市通勤,每一两周花一小时充充电,也基本可以满足用车需求。

目前在技术上都已经针对两种电池的弱点进行了有效的改进,比如优化电池制造工艺、优化电池管理系统、增加热泵提高热管理效率等。像比亚迪的刀片电池就通过结构创新大幅增加了电芯容量和体积利用率,续航据称不输三元锂电池;同时三元锂电池也在通过不同的封装形式和外壳保护措施,来进一步提升电池稳定性和安全性。

因此,现阶段无论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池,其实都已经经过这几年的技术升级迭代有了明显的提升。孰优孰劣,其实更多取决于车企以及消费者的需求,适合自己的才是最好的。而且,虽然两者之间特性差异依然存在,但都相比过去可以覆盖更广的使用场景,就像不同电池版本的小鹏P7和G3,两种电池都可以服务同一个目标客户人群。

车云小结

磷酸铁锂电池和三元锂电池并不是有些人理解的迭代关系,只是各有不同特点和侧重。只不过从消费者越来越高的要求和电动车发展的进程来看,高续航和快速充电是不可或缺的两个要求,三元锂电池可能是更顺应时代潮流的那个。

但电池的终极目标显然不仅限于磷酸铁锂电池和三元锂电池,我们都在等待电芯技术的实质性突破,比如正在加紧被布局的固态电池、被视为噱头的石墨烯电池、或许并不遥远的锂空气电池等等,我们未来一定会看到更高形态的电池出现。

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