特斯拉選了磷酸鐵鋰電池 它真的比三元鋰電池好嗎？

特斯拉和中國(guó)的寧德時(shí)代合作，將搭載此前比亞迪主打的“鐵電池”——磷酸鐵鋰電池，是不是意味著三元鋰電池的優(yōu)勢(shì)不再存在了呢？三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的區(qū)別到底在哪里？

首先看正極材料。三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，其重要的區(qū)別之一是正極材料的不同。磷酸鐵鋰電池，指的就是用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。這一類電池的重要特點(diǎn)是不含貴重金屬元素，比如鈷元素。

磷酸鐵鋰電池最重要的特點(diǎn)是它的磷、鐵元素廣泛存在于地球資源中；磷酸鐵鋰電池化學(xué)混合物的混合方法也更簡(jiǎn)單，這使得磷酸鐵鋰電池的成本相對(duì)要低廉得多。目前，磷酸鐵鋰電池的制造成本比三元電池低約10%～15%。

三元鋰電池，其全稱為“正極材料使用鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰等三元聚合物的鋰離子二次電池”，其中三元指的是包含鎳（Ni）、鈷（Co）、錳（Mn）或鋁（Al）三種金屬元素的聚合物，在三元鋰電池中做正極；鋰指的是電解質(zhì)主要為六氟磷酸鋰的電解液，而負(fù)極材料一般為石墨。這種電池也被簡(jiǎn)稱為NCM電池（鎳鈷錳酸鋰電池）或NCA電池（鎳鈷鋁酸鋰電池）。

中國(guó)市場(chǎng)普遍采用的三元電池絕大部分為NCM電池。在NCM電池中，按照NCM三種材料含量的不同，可分為NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等，其中后面的數(shù)字分別代表NCM材料的比例。

三元電池包含的鎳、鈷等材料，其在地球上的蘊(yùn)藏量要比磷、鐵材料少得多，并且三元鋰電池電解液的合成方法也大不相同，這造成了它更高的成本。

三元鋰電池中，鈷材料最為稀缺，全球已探明的鈷儲(chǔ)量?jī)H約720萬噸，其中有近一半位于非洲國(guó)家剛果（金），中國(guó)僅有約8萬噸，并且中國(guó)鈷礦的品位較低。隨著中國(guó)大力推廣三元鋰電池汽車，鈷的價(jià)格水漲船高，漸漸成為了電池制造中的一大成本。

在性能方面，磷酸鐵鋰和三元鋰電池存在較大的差別，這也是許多新能源汽車紛紛選擇三元鋰電池的原因。

磷酸鐵鋰電池的振實(shí)密度與壓實(shí)密度很低，導(dǎo)致它的能量密度較低，低溫性能較差，即使將其納米化和碳包覆也沒有解決這一問題，這是磷酸鐵鋰電池難以修復(fù)的天然缺陷，其能量密度提升的空間很小。目前市場(chǎng)上搭載磷酸鐵鋰電池的車型，盡管其系統(tǒng)能量密度已經(jīng)較早期大有提升，能達(dá)到150 Wh/kg左右，但依舊只能滿足400 km左右的出行（如果算上低溫衰減，還達(dá)不到這一門檻，多數(shù)在300 km以內(nèi)），相當(dāng)于早期三元鋰電池的水平。無法較大幅度提高單體能量密度，是磷酸鐵鋰電池的天然的缺陷。

相比傳統(tǒng)鐵鋰電池，三元鋰電池能量密度大、電壓更高，所以同樣重量的電池組電池容量更大，車子跑的距離也就更遠(yuǎn)，速度也能更快。早在2017年，工信部發(fā)布的《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中，一度明確要求到2020年動(dòng)力電池單體能量密度要達(dá)到300 Wh/kg，到2025年達(dá)到350 Wh/kg，磷酸鐵鋰電池顯然達(dá)不到這一要求，這就是導(dǎo)致主機(jī)廠們紛紛選擇三元鋰電池的主要原因。

在低溫情況下，三元鋰電池也有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。在相同低溫條件下，三元鋰電池冬季衰減不到15%，明顯高于磷酸鐵鋰電池衰減高達(dá)30%以上。三元鋰電池低溫使用下限值為-30 ℃，相比磷酸鐵鋰電池低溫下限值-20 ℃更有優(yōu)勢(shì)。

不過磷酸鐵鋰電池也有它的性能優(yōu)勢(shì)。磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э販囟绕毡樵?00 ℃以上，三元鋰電池則低于300 ℃，一些高鎳電池?zé)崾Э販囟壬踔恋陀?00 ℃，相比之下磷酸鐵鋰電池在汽車高速行駛及快速充電過程中自燃風(fēng)險(xiǎn)較低。

另外，磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命更長(zhǎng)，因?yàn)榱姿徼F鋰電池充放電循環(huán)次數(shù)大于3500次后才會(huì)開始衰減，也就是說其使用壽命可長(zhǎng)達(dá)10年左右，但三元鋰電池充放電循環(huán)次數(shù)則僅為2000次，意味著其使用壽命僅為6年。

綜上所述，三元鋰和磷酸鐵鋰兩種電池并沒有絕對(duì)好壞，而是各有千秋。

在實(shí)際使用中，磷酸鐵鋰電池具有耐高溫，安全穩(wěn)定性強(qiáng)，價(jià)格便宜，循環(huán)性能更好的優(yōu)勢(shì)。原料價(jià)格低且磷、鐵存在于地球的資源含量豐富，不會(huì)有供料問題。

三元鋰電池在儲(chǔ)能密度上有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，這能夠滿足消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車長(zhǎng)續(xù)航的重要需求。在制造成本上，三元鋰電池的成本也在逐步下降。未來，隨著主機(jī)廠電池管理系統(tǒng)的進(jìn)一步迭代和優(yōu)化，三元鋰電池的熱管理問題也將得到更好的解決。可以預(yù)見，就長(zhǎng)續(xù)航電動(dòng)汽車來說，三元鋰電池依然占優(yōu)。