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2018年6月份，Elon Musk在推特發(fā)表宣言，稱想要從現(xiàn)有的NCA方向上繼續(xù)減少鈷的用量。

2月18日，一則關(guān)于特斯拉將使用寧德時(shí)代“無(wú)鈷電池”的新聞迅速傳開。在三元鋰電池大行其道的當(dāng)下，磷酸鐵鋰電池重回?zé)狳c(diǎn)。

提到磷酸鐵鋰，相信大家并不陌生，但受限于當(dāng)時(shí)的電池技術(shù)和國(guó)家補(bǔ)貼政策，磷酸鐵鋰一直在新能源商用車和儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱。

近年來(lái)，是什么讓磷酸鐵鋰又重新回到乘用車領(lǐng)域，與三元爭(zhēng)“一哥”呢？下面，就讓我們就來(lái)扒一扒這其中的原因。

01 什么是“磷酸鐵鋰”和“三元”？

兩款電池的的負(fù)極、電解液及隔膜等均類似，最大的區(qū)別在于正極材料，并以此取名。

三元電池有NCM和NCA兩類。NCA鎳鈷鋁電池，主要應(yīng)用于圓柱電池中，例如特斯拉。而國(guó)內(nèi)絕大部分車型都采用NCM鎳鈷錳電池。


三元常見的表達(dá)方式還會(huì)在NCM后加一串?dāng)?shù)字，例如NCM523、NCM811等，代表了鎳鈷錳在材料中的大概比例。

02  兩款電池在性能上有何差別？

受結(jié)構(gòu)影響，磷酸鐵鋰和三元在性能方面各有優(yōu)劣，我們從大家最關(guān)心的幾個(gè)點(diǎn)依次分析：能量密度、快充性能、循環(huán)壽命、安全性、成本。

能量密度：

對(duì)于用戶來(lái)講，續(xù)航里程是首要關(guān)注點(diǎn)。在其他因素相同時(shí)，能量密度越高，意味著續(xù)航里程越長(zhǎng)。

從電芯層面來(lái)講，三元電池能量密度更高。磷酸鐵鋰正極材料的額定電壓、理論比容量（mAh/g）均低于三元電池，且其能量密度已開發(fā)到“天花板”。

而三元NCM電池還可以通過(guò)提高Ni元素比例，進(jìn)一步提高實(shí)際比容量（mAh/g），提高電芯能量密度。



注：電芯能量密度需結(jié)合電芯設(shè)計(jì)與工藝綜合評(píng)估，

表中值僅作參考。

快充性能：

快充時(shí)間，尤其是低溫快充，作為制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，也是改善用戶用車體驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)。

理論上，三元電池有優(yōu)勢(shì)。其二維的鋰離子脫嵌通道與均衡的電解液設(shè)計(jì)，使得在充放電過(guò)程中，鋰離子可以在一張面上快速移動(dòng)脫嵌，充電速率自然就快了起來(lái)。

而磷酸鐵鋰結(jié)構(gòu)因其一維的鋰離子脫嵌通道，和側(cè)重高溫性能的電解液設(shè)計(jì)，導(dǎo)致其鋰離子遷移速率慢，尤其是低溫充電速率慢。這一特性直接影響了其在乘用車領(lǐng)域的應(yīng)用。

循環(huán)壽命：

理論上，磷酸鐵鋰在壽命方面存在優(yōu)勢(shì)。其橄欖石晶體結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，膨脹更低、電化學(xué)反應(yīng)更穩(wěn)定。

安全性：

磷酸鐵鋰電池在安全方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。其正極電壓低，不存在類似于三元的釋氧熱鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，熱穩(wěn)定溫度可以達(dá)到300℃以上，而三元電池在150-200℃左右。

經(jīng)濟(jì)性：

價(jià)格上，目前磷酸鐵鋰LiFePO4有明顯優(yōu)勢(shì)，原材料相對(duì)價(jià)格便宜，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)成熟。

而想要降低三元NCM（LiNixCoyMn1-x-yO2）電池價(jià)格，鈷元素是關(guān)鍵。鈷主要是伴生礦，產(chǎn)量少且分布不均，全球鈷礦主要集中在剛果（金），澳大利亞、古巴等地，約占全球儲(chǔ)量的80%，2018上半年剛果（金）政局變動(dòng)便造成鈷價(jià)大幅波動(dòng)，價(jià)格持續(xù)高漲。


粗略比較，磷酸鐵鋰要比三元價(jià)格便宜0.1~0.2元/Wh。對(duì)于一個(gè)50kWh電池包，僅電芯就可降本近0.5~1萬(wàn)元。這對(duì)整車生產(chǎn)廠商和用戶都是一個(gè)不小的吸引點(diǎn)。

簡(jiǎn)單說(shuō)，三元在能量密度、快充速度方面有優(yōu)勢(shì)，磷酸鐵鋰在循環(huán)壽命、安全、經(jīng)濟(jì)性上有優(yōu)勢(shì)。

但在電動(dòng)汽車發(fā)展前期，電池包能量密度＜140Wh/kg，整車NEDC續(xù)航里程大多低于300km。當(dāng)時(shí)影響電動(dòng)汽車發(fā)展的瓶頸在于續(xù)航里程，且有國(guó)家補(bǔ)貼政策支持，可彌補(bǔ)經(jīng)濟(jì)性的不足，所以三元鋰電池是首選。

03  為什么磷酸鐵鋰重返乘用車領(lǐng)域？

隨著國(guó)家新能源補(bǔ)貼政策的退坡，新能源汽車要開始與傳統(tǒng)燃油車赤身拼搏，各整車生產(chǎn)廠商都面臨巨大降本壓力。與此同時(shí)，磷酸鐵鋰電池被人詬病的能量密度和充電缺點(diǎn)，也在隨著技術(shù)的發(fā)展得到改善。

能量密度方面：隨著CTP（Cell to PACK），即是電芯直接集成為電池包技術(shù)的成熟，更高效電池包集成、更低整車能耗，磷酸鐵鋰車型的續(xù)航，已有能力提升至400km甚至500km以上。

充電方面：隨著電芯快充、熱管理、充電樁技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用于乘用車的磷酸鐵鋰電池也基本可以做到與主流三元相同的快充速率。

成本方面：國(guó)家補(bǔ)貼政策退坡，NCM811電池雖降低了鈷含量降低成本，但工藝復(fù)雜，現(xiàn)階段生產(chǎn)成本較NCM523無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)。此時(shí)成本更低、壽命更長(zhǎng)的磷酸鐵鋰電池，自然被更多車企選擇，成為主流趨勢(shì)。

1） 磷酸鐵鋰電池，充分發(fā)揮其在成本、壽命及安全方面優(yōu)勢(shì)主打中低端的車型和運(yùn)營(yíng)車，續(xù)航在400km左右。

2）三元依賴于其高的能量密度、更快的快充速度、更長(zhǎng)的續(xù)航里程，主打中、高端車型，續(xù)駛里程≥500km。

根據(jù)市場(chǎng)端需求定位規(guī)劃，為用戶購(gòu)車提供了更多的選擇，不存在誰(shuí)替代誰(shuí)。相信今年一定陸續(xù)會(huì)有很多經(jīng)濟(jì)型的磷酸鐵鋰和高續(xù)航的三元車型上市。

至于特斯拉，在國(guó)內(nèi)大概率會(huì)采用CATL的磷酸鐵鋰電芯，而“cobalt free”是否是要進(jìn)一步減低三元電池中鈷元素含量，研發(fā)新一代電池，還耐人尋味，讓我們拭目以待！

 
原標(biāo)題：三元 VS 磷酸鐵鋰，誰(shuí)才是國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池界的“一哥”？