以TSLA為代表的公司最早采用三元鋰離子電池，續(xù)航優(yōu)勢明顯。而比亞迪一直是磷酸鐵鋰路線的代表者和堅(jiān)持者，認(rèn)為磷酸鐵鋰安全性最好。

迷你四驅(qū)車相信伴隨了不少90后的童年，也正是從那時(shí)起，我們了解了電池不單只有一次性電池，還有充電電池。

00后中遙控汽車成為了他們的最愛，可控可玩性也更高。

到如今"蘭博基尼"、"法拉利"已經(jīng)成為10后的座駕，使用的動(dòng)力鋰電池也從普通玩具的五號(hào)電池升級(jí)為可充電的鋰離子電池。

可以說電池?zé)o處不在，它的用途是也來越大，電池作為汽車的動(dòng)力源也不再是小時(shí)候的幻想，馬路上越來越多的新能源車就是如此。不過作為汽車的動(dòng)力鋰電池，它性能的好壞直接關(guān)系到整車的續(xù)航和安全。

電池分類

電池的種類其實(shí)非常多，按類型可以大致分為化學(xué)電池、物理電池和生物電池。

像我們平時(shí)常見的紐扣電池、5號(hào)電池、鋰離子電池這類都屬于化學(xué)電池。電容這類屬于物理電池，微生物電池這類則屬于生物電池。而電動(dòng)汽車上用的則是化學(xué)電池，如鎳氫電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池、燃料動(dòng)力電池等都屬于這一類型。從結(jié)構(gòu)來看還可以再分兩大類，蓄電池和燃料動(dòng)力電池。當(dāng)然，這里說的蓄電池并不是大家日常說的汽車電瓶，而是對可重復(fù)充電電池的統(tǒng)稱，其中車載的鉛酸蓄電池僅僅是細(xì)分門類的一種。燃料動(dòng)力電池目前應(yīng)用較少，就不作展開了。

六種鋰離子電池

鋰離子電池是目前電動(dòng)汽車乃至?xí)r下絕大多數(shù)電子產(chǎn)品上最常用的電池種類，它從1970年誕生至今將近半個(gè)世紀(jì)了，它的優(yōu)勢是能量密度高、循環(huán)使用壽命長。

目前鋰離子電池重要是按照正極材料的不同來分類，因?yàn)樨?fù)極材料對電池能量密度的影響不大，所以現(xiàn)在重要通過不斷改進(jìn)正極材料來提升電池的性能。

市面上最早有六類電池材料分別是鈦酸鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳和鎳鈷鋁。

鈦酸鋰是作為負(fù)極材料使用的鋰離子電池，它的能量密度很低，應(yīng)用在電動(dòng)汽車上顯然不吃香。

鈷酸鋰則相反，它是能量密度相對較高，但是壽命和耐高溫性能就比較差，大多用在手機(jī)等數(shù)碼設(shè)備當(dāng)中。

錳酸鋰成本低而且穩(wěn)定，但能量密度也比較低。

所以，從能量密度和安全性綜合來看，綜合性能更好的磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池成為了電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池的主流，不過這兩種電池在自身特點(diǎn)上也存在顯著差異。

電池能量密度

三元鋰磷酸鐵鋰

評(píng)價(jià)電池性能好壞最關(guān)鍵的指標(biāo)就是電池能量密度，電池能量密度的概念和其他物質(zhì)密度的概念相同，簡單來說就是單位重量或體積下電池含有的電能。

打個(gè)比方，兩塊同樣大小和重量的礦石，一種含雜質(zhì)較多，一種含量高，那么毫無疑問含量高的顯然更值錢。

電池的能量密度和礦石的含量相同，相同體積或重量下，能量密度越高供應(yīng)的電能也就越多，續(xù)航相對也越長，提高電池能量密度等于新增了車輛續(xù)航。

磷酸鐵鋰離子電池（LFp）是用磷酸鐵鋰作正極材料的鋰離子電池，三元鋰離子電池則是一種以鎳鈷元素作為正極材料，以錳鹽或鋁鹽來穩(wěn)定化學(xué)架構(gòu)的鋰離子電池，重要有NCM（鎳鈷錳）和NCA（鎳鈷鋁）。

受制于化學(xué)特性，磷酸鐵鋰離子電池的電壓平臺(tái)低，磷酸鐵鋰離子電池的能量密度大概在140Wh/kg左右。而三元鋰離子電池電壓高，能量密度基本為240Wh/kg。也就是說，在相同電池重量下，三元鋰的能量密度是磷酸鐵鋰材料能量密度的1.7倍。

毫無疑問，在能量密度上三元鋰離子電池優(yōu)勢明顯，不過不同"配方"的三元鋰離子電池它的能量密度也會(huì)有差異（鎳、鈷、錳/鋁三者不同比例）。

TSLA使用的21700NCA三元鋰離子電池電芯的能量密度高達(dá)260Wh/kg，是目前的量產(chǎn)電動(dòng)汽車?yán)镒罡叩模逆団掍X比例為8:1.5:0.5，屬于"高鎳電池"。

在NCM電池中，按照鎳鈷錳三者含量的不同，可分為NCM111、NCM523、NCM622、NCM811（數(shù)字代表鎳鈷錳的比例）。

按照目前的對電池續(xù)航里程的要求，高鎳的NCM811是重點(diǎn)突破方向。因?yàn)殡S著鎳元素含量的升高，三元正極材料的比容量逐漸升高，電芯的能量密度也會(huì)隨之提高。

但是從表格來看，兩種NCA811和NCM811中顯然前者性能更優(yōu)秀，那到底該走NCA路線，還是走NCM路線？

其實(shí)選擇不難，鎳鈷鋁電池對制作工藝要求高、成本高且技術(shù)掌握在日韓手中，另一方面容易在較高溫度的情況下導(dǎo)致熱失控。

鎳鈷錳電池的續(xù)航表現(xiàn)不如鎳鈷鋁電池，但好處是含錳三元體系熱穩(wěn)定性更佳更為安全，所以國內(nèi)重要研發(fā)鎳鈷錳電池。

安全性

磷酸鐵鋰三元鋰

磷酸鐵鋰的熱穩(wěn)定性是目前車用鋰離子電池中最好的，電熱峰值大于350℃，當(dāng)電池溫度處于500-600℃高溫時(shí)，其內(nèi)部化學(xué)成分才開始分解。

三元鋰離子電池的熱穩(wěn)定性較差，300℃左右就開始分解，因此對電池管理系統(tǒng)的要求非常高，要防過溫保護(hù)裝置和電池管理系統(tǒng)來保護(hù)電池的安全。所以在高溫條件，磷酸鐵鋰的安全性相對較高。

低溫性能

三元鋰磷酸鐵鋰

冬天電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程衰減已經(jīng)是司空見慣了，磷酸鐵鋰離子電池的低溫性能要劣于三元鋰離子電池。磷酸鐵鋰離子電池溫度使用下限值-20℃，且低溫環(huán)境下放電性能差，在0℃時(shí)的容量保持率約60～70%，-10℃時(shí)為40～55%，-20℃時(shí)為20～40%。三元鋰離子電池低溫溫度使用下限值-30℃，低溫放電性能好，和磷酸鐵鋰離子電池相同低溫條件下，冬季時(shí)里程衰減不到15%，明顯高于磷酸鐵鋰離子電池。

當(dāng)然，為了防止出現(xiàn)明顯的里程衰減現(xiàn)象，大多數(shù)車輛現(xiàn)在都有相應(yīng)的熱管理來保證電動(dòng)汽車冬季性能。

壽命

磷酸鐵鋰三元鋰

電池壽命就是電池在多次完全充放電后的電量衰減，一般電動(dòng)汽車電池充滿后衰減到原有80%電量就代表電池該換了。

磷酸鐵鋰離子電池的完全充放電循環(huán)次數(shù)大于3500次后電量才會(huì)衰減到原有的80%。也就是說假如每天充放電一次，磷酸鐵鋰離子電池也要將近10年才出現(xiàn)明顯衰減現(xiàn)象。

而三元鋰離子電池比磷酸鐵鋰離子電池壽命短一些，完全充放電循環(huán)大于2000次會(huì)開始出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，也就是大概在6年的時(shí)間，當(dāng)然通過電池管理和車輛電控系統(tǒng)也可以稍微延長一點(diǎn)電池壽命，但是也只能是稍加延緩。

當(dāng)然，電動(dòng)汽車電池是由多個(gè)單體電池串并而成，其工作狀態(tài)類似木桶效應(yīng)，一只木桶能盛多少水，并不取決于最長的那塊木板，而是取決于最短的那塊木板。電池組類似，只有在電池性能高度一致時(shí)，壽命發(fā)揮才能接近單體電池的水平。

成本

三元鋰磷酸鐵鋰

在電池成本上，磷酸鐵鋰離子電池也有巨大優(yōu)勢，它沒有貴重金屬（鎳鈷金屬元素），所以在生產(chǎn)成本上較低。

三元鋰離子電池使用了鎳鈷錳多種材料，并且高鎳電池的生產(chǎn)要比較嚴(yán)格的工藝環(huán)境，目前成本比較高。

并且經(jīng)過這幾年的開發(fā)，作為關(guān)鍵材料鋰、鈷等金屬資源開始吃緊，尤其是金屬鈷，它的價(jià)格一路飛漲，報(bào)價(jià)在20萬元/噸以上。而一噸電解鎳的價(jià)格，目前也就11萬出頭。所以也倒逼著電池公司往811路線，提升鎳的含量，降低鈷的含量，也能帶來成本的降低。

鎳氫電池

鎳氫電池是目前除鋰離子電池外另一種主流電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池，重要在上世紀(jì)90年代后逐漸發(fā)展開來，以豐田為代表的很多混合動(dòng)力汽車都是采用這種電池，不過近年來它們也逐漸換用三元鋰離子電池了。

鎳氫電池的能量密度約為70-100Wh/kg，電池單體電壓僅為1.2V，是鋰離子電池的1/3，因此在需求電壓一定的情況下，它的電池組體積會(huì)大一點(diǎn)。

另外相比鋰離子電池，鎳氫電池要更重視電池的充放電管理。這是因?yàn)殒嚉潆姵鼐哂?記憶效應(yīng)"，電池在循環(huán)充放電過程中容量會(huì)出現(xiàn)衰減，過度充電或放電，都會(huì)加劇電池的容量損耗。

所以鎳氫電池的充放電區(qū)間會(huì)控制在總?cè)萘康囊欢ò俜直确秶?，防止過度充放電來降低容量衰減速度。

三元鋰和磷酸鐵鋰之爭

從電池能量密度、低溫性能、安全性、使用壽命以及成本來看，磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池是各有優(yōu)勢，有點(diǎn)難分難解，也導(dǎo)致動(dòng)力鋰離子電池正極材料技術(shù)路線出現(xiàn)分化。

以TSLA為代表的公司最早采用三元鋰離子電池，續(xù)航優(yōu)勢明顯。而比亞迪一直是磷酸鐵鋰路線的代表者和堅(jiān)持者，認(rèn)為磷酸鐵鋰安全性最好。不過隨著比亞迪從磷酸鐵鋰離子電池轉(zhuǎn)變?yōu)槿囯x子電池來看，顯然這兩種電池路線的爭論也已經(jīng)落下了帷幕。

但是注意，乘用車采用三元鋰離子電池并不代表磷酸鐵鋰離子電池就此淘汰，套用李想的一句話就是，磷酸鐵鋰屬于大巴，三元鋰電屬于乘用車，固態(tài)電池屬于未來。

審核編輯：符乾江