鋰離子電池的用途十分廣泛，因為特有的性能優(yōu)勢，已經(jīng)在電子時(shí)代得到普遍應用，比如說(shuō)筆記本電腦、相機、手機等等。新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的出現，更是大大推動(dòng)了鋰電池的發(fā)展，為鋰電池的應用打開(kāi)了廣闊的前景。
一、汽車(chē)鋰電池的構成與分類(lèi)
如果把汽車(chē)鋰電池看做是一道菜的話(huà)，那么完成這道菜就需要一些食材和配料，這些食材配料就是正極材料、負極材料、電解液、隔離材料和電池管理系統等。
根據外形、外包材料、電解液，鋰電池可以被劃分成很多類(lèi)別。在這里，為了討論近年來(lái)鋰電池技術(shù)的演變趨勢，我們主要根據正極材料的不同，來(lái)討論汽車(chē)動(dòng)力電池的兩種主流產(chǎn)品：磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。
二、磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的對比
兩種電池都使用鋰元素，循環(huán)壽命也可以放心使用。但其正負極材料和電池管理系統卻有所不同，性能上的特點(diǎn)也大有差異。
所謂磷酸鐵鋰電池，就是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。這一類(lèi)電池的特點(diǎn)是不含貴重金屬元素（比如鈷等）。由于不含有貴重金屬材料，磷酸鐵鋰電池的原材料成本就可以被壓縮的非常低廉。
在實(shí)際使用中，磷酸鐵鋰電池具有耐高溫，安 全穩定性強，價(jià)格便宜，循環(huán)性能更好的優(yōu)勢。例如比亞迪，就專(zhuān)精這類(lèi)電池。市面上還有一種叫做A123的鋰電池，這種電池實(shí)際上也是磷酸鐵鋰電池的一種。它主要在制造工藝上采用了納米工藝等，增加了電池充放電能力。我國萬(wàn)向集團就收購了A123公司，進(jìn)而收購了賴(lài)以該電池為動(dòng)力基礎的菲斯克（Fisker）汽車(chē)公司。
而三元鋰電池是指使用鎳鈷錳酸鋰做為正極材料，石墨作為負極材料的鋰電池。與磷酸鐵鋰不同，三元鋰電池電壓平臺很高，這也就意味著(zhù)在相同的體積或是重量下，三元鋰電池的比能量、比功率更大。除此之外，在大倍率充電、和耐低溫性能等方面，三元鋰電池也有很大的優(yōu)勢。特斯拉的Model S采用的松下18650組成的電池組就是三元鋰電池，單個(gè)這種電池比平常的5號電池要大一些。
1.能量密度與續航里程對比
相較于磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池的能量密度大，電壓更高，所以同樣重量的電池組電池容量更大，車(chē)子跑的距離也就更遠，速度也能更快。特斯拉Model S充滿(mǎn)電的續航里程為400多公里。北汽EV200采用了來(lái)自韓國SK生產(chǎn)的三元鋰電池，理論巡航里程達到200km，而它的前輩車(chē)型EV150則采用了磷酸鐵鋰電池，續航里程僅為150km。
根據國內三元材料18650圓柱電池龍頭企業(yè)——比克電池提供的資料，其18650電池的能量密度已經(jīng)達到了232Wh/kg，后續將會(huì )進(jìn)一步提高至293Wh/kg。而相比之下，目前國內主流的磷酸鐵鋰電池能量密度也僅達到150Wh/kg左右。據國內電池行業(yè)專(zhuān)家剖析，未來(lái)幾年之內，磷酸鐵鋰電池的能量密度能夠達到300Wh/kg的希望非常渺茫。
2.空間占用對比
對于體積龐大的電動(dòng)巴士而言，空間占用影響較小。但對于家用電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，空間占用就顯得比較重要了。能量密度較低的磷酸鐵鋰電池將會(huì )占據原本就不多的汽車(chē)空間，并且由于更大的重量，在使用時(shí)的放電續航也會(huì )受到比較大的影響。相對而言，能量密度較高的三元鋰電池在解決重量問(wèn)題的同時(shí)也為家庭用車(chē)節省出了空間。
3.低溫放電性能對比
三元電池和磷酸鐵鋰電池的在不同溫度下的放電性能如下圖所示。（“相對25℃容量”是指不同溫度條件下放電容量與25℃時(shí)放電容量的比值。該數值能夠準確反映出電池在不同溫度條件下續航的衰減，越接近100 %，電池表現越好。）
從圖中能夠看出，以25℃為基準常溫，兩類(lèi)電池在55℃高溫下放電與常溫25℃下放電，放電容量幾乎沒(méi)有差別。但在零下20℃時(shí)，三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池相比有比較明顯的優(yōu)勢。
我國幅員遼闊，氣候復雜，從*北端的東北三省到*南端的海南諸島溫度變化非常豐富。以北京為例，作為電動(dòng)汽車(chē)的主力市場(chǎng)，北京夏季* 高溫度在40℃左右，而冬季則基本保持在零下6℃左右，甚至更低。這樣的溫度區間顯然適合低溫性能更佳的三元鋰電池。而注重耐高溫性能的磷酸鐵鋰電池在北京的冬季會(huì )顯得有些乏力。
4．充電效率對比
除了續航之外，充電也是電動(dòng)汽車(chē)在實(shí)際使用中的重要環(huán)節，而三元鋰電池在充電效率方面較磷酸鐵鋰電池有著(zhù)非常大的優(yōu)勢。
目前市面上較為常見(jiàn)的充電方式為恒流恒壓式充電。一般在充電開(kāi)始時(shí)先采用恒流充電，此時(shí)的電流較大，充電效率相對更高。而在電壓達到一定數值之后，降低電流改為恒壓充電，這樣可以讓電池充的比較滿(mǎn)一些。在這個(gè)過(guò)程中，恒流充電容量與電池總容量的比值，稱(chēng)為恒流比。它是衡量一組電池在充電過(guò)程中充電效率的關(guān)鍵數值。通常百分比越大說(shuō)明在恒流階段充入的電量越高，也就證明該電池的充電效率更高。
從表中可以看出，三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池在100以下Ah充電時(shí)，恒流比無(wú)明顯差距，100以上Ah充電時(shí)，磷酸鐵鋰電池恒流比例迅速降低，充電效率迅速降低。
5.成本對比
（1）研發(fā)成本
雖然三元鋰電池的理論壽命是2000次充放電循環(huán)，但在實(shí)際使用中，當進(jìn)行900次的充放電循環(huán)后，電池容量就基本衰減到了55%。也就是說(shuō)充滿(mǎn)電只能跑原來(lái)里程的一半。但如果每次電池充放電都控制在0%-50%或者25%-75%的循環(huán)中工作，不榨光電池的精力，即使經(jīng)過(guò)3000次的充放電循環(huán)，電池容量基本還能能夠保持在70%左右。所以這需要非常優(yōu) 秀的電池管理系統，也是特斯拉對自己的電池管理系統非常自豪的原因所在。
而磷酸鐵鋰電池不依賴(lài)電池管理系統，研發(fā)成本低。磷酸鐵鋰電池即便是經(jīng)過(guò)3000次0- 100 %的充放電使用，容量也才會(huì )衰減到80%，所以磷酸鐵鋰電池的電池管理系統就沒(méi)那么復雜，也就進(jìn)一步降低了整車(chē)研發(fā)成本。2015年，比亞迪純電動(dòng)大巴車(chē)采用的就是磷酸鐵鋰電池驅動(dòng)的。
（2）原料成本
相較于磷酸鐵鋰電池而言，三元電池需要用到更多的貴金屬，*主要的就在于鈷礦石。其實(shí)咱們國家的鋰礦、氧化鐵磷酸鹽儲量豐富，制造磷酸鐵鋰電池有優(yōu)勢。而我國缺乏鈷礦，制造必須采用鈷元素的三元鋰電池會(huì )有些困難。所以，我國許多車(chē)企（包括電池企業(yè)）在早期階段，發(fā)展磷酸鐵鋰電池是很現實(shí)的。比如2015年國內主流的電池廠(chǎng)商生產(chǎn)的都是磷酸鐵鋰電池。當時(shí)，市面上采用三元鋰電池的電動(dòng)車(chē)，動(dòng)力電池基本都是國外品牌產(chǎn)品（日本松下，韓國SK等），價(jià)格也相應要比采用磷酸鐵鋰電池的車(chē)型（同級別）貴一些。
6.安 全性對比
三元鋰材料會(huì )在200度左右發(fā)生分解。并且化學(xué)反應更加劇烈，會(huì )釋放氧分子，在高溫作用下電解液迅速燃燒，更會(huì )發(fā)生連鎖反應。而磷酸鐵鋰在700-800度時(shí)才會(huì )發(fā)生分解，不會(huì )像三元鋰材料一樣釋放氧分子，燃燒沒(méi)那么劇烈。
說(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn)，就是三元鋰材料比磷酸鐵鋰材料更容易著(zhù)火。內部短路或是正極材料遇水，都會(huì )有明火產(chǎn)生。所以一般18650電池都會(huì )有一層鋼殼保護。特斯拉的電池組是由7000塊左右的18650電池組合而成，雖然進(jìn)行了全方位的保護，但是在極端的碰撞事故中，起火隱患還是有的。
磷酸鐵鋰電池則要穩定許多，電池板就算是穿刺、短路也不會(huì )爆炸燃燒，遭到350℃的高溫也不會(huì )起火（三元鋰電池在200℃就扛不住了）。所以在安 全性能上，磷酸鐵鋰電池略勝一籌。
7.循環(huán)壽命對比
對于家庭用車(chē)來(lái)說(shuō)，三元材料和磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的額定循環(huán)壽命都遠遠超過(guò)了實(shí)際用戶(hù)的使用習慣，因此在使用壽命上可以完全放心。以比克電池目前的高容量18650電池為例，在充放電循環(huán)1000次之后，電池容量依然能夠保持在*初的90%以上。假設新能源汽車(chē)平均2-4天一充電，取中間值平均3天一充電來(lái)計算，使用1年需要充大約120次電，循環(huán)壽命1000次使用完畢大約需要8年時(shí)間，這也基本超過(guò)了目前我國消費者平均的換車(chē)周期。