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从5个角度看三元电池与磷酸铁锂电池的区别

虽然近期有固态电池的消息来袭,但固态电池仍有相当多难点需要解决,其商业化量产并应用于新能源汽车,还有很长的路要走。

当前动力电池的主流,仍然是三元电池与磷酸铁锂电池。过去一段时间,磷酸铁锂电池可谓风头正劲,越来越多的新能源乘用车从三元电池转向至磷酸铁锂电池。

本文从安全性、能量密度、低温放电、充电效率、循环寿命等5个角度来看三元电池也磷酸铁锂电池的区别。

1、安全性

刀片电池是磷酸铁锂电池。刀片电池已经证明其可以通过严酷的针刺测试,而三元电池则不能。因此,磷酸铁锂电池是比三元电池更安全的电池。

此外,磷酸铁锂正极材料本身的热稳定性就比三元锂要好很多,在500摄氏度以内,都有着极高的稳定性,超过800摄氏度时才有发生热失控,此外,即便发生热失控,磷酸铁锂电池的放热也非常缓慢,且分解时不会释放氧气,减少了起火的风险。

相比之下,三元锂电池在300摄氏度左右就开始溶解了,在新能源汽车自燃事件中,确实也是三元锂电池车型占据更大比例。

2、能量密度

根据国内各企业的公开信息,高端三元电池的单体能量密度达到或超过250Wh/kg的已较为普遍,而目前国内的磷酸铁锂电池单体的能量密度大约为180Wh/kg左右。

在这一点上看,三元电池有着比磷酸铁锂电池更好的能量密度。

虽然比亚迪开发的刀片电池提升了电芯的重组效率,体积能量密度提升高达50%,但这是结构性的改变,磷酸铁锂电池的单体能量密度并没有提高。

3、低温放电

相比较而言,在零下20摄氏度,三元锂电池与磷酸铁锂电池相比有比较明显的优势。

具体如下图所示:

image.png

图片来源:电子论坛

4、充电效率

目前市面上较为常见的充电方式为恒流恒压式充电,一般在充电开始实施,先采用恒流充电,此时的电流较大,充电效率相对更高,而在电压达到一定数值之后,降低电流改为恒压充电,这样可以让电池充的比较满一些。

在这个过程中,恒流充电容量与电池总量的比值称为恒流比,它是衡量一组电池在充电中充电效率的关键数值,通常百分比越大,说明在恒流阶段充入的电量越高,也就证明该电池的充电效率更高。

充放电电流与电池的总量比值为充放电倍率,从数据中可以看出,三元锂电池与磷酸铁锂电池在十倍率以下充电时,恒流比无明显差距,十倍率以上充电时磷酸铁锂电池恒流比例迅速降低,充电效率迅速降低,由此可以看出,在充电效率上,三元锂电池优势比较大。

5、循环寿命

如果把剩余容量为初始容量的80%作为测试结束点,目前磷酸铁锂电池经实验室测试,循环寿命在3500次以上,部分达到5000次。

而三元锂电池测试循环寿命在2500次左右,在循环寿命这一个点上,磷酸铁锂电池比三元锂电池的真实寿命要长许多。

在同等循环次数下,磷酸铁锂电池的剩余容量也比三元锂电池只多不少,三元锂电池循环3900次,剩余容量66%,磷酸铁锂电池循环5000次,剩余容量84%,磷酸铁锂电池优势明显。

从以上分析可看到,磷酸铁锂在安全性与循环寿命方面优势明显;三元电池在能量密度、低温放电、充电效率方面占优。

当然,也并不是说两种电池中,哪一种电池更好,因为他们都有着各自极优的应用场景。

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