三元鋰電池：使用鎳鈷錳(NCM)或者鎳鈷鋁(NCA)材料做正極材料的三元復(fù)合物鋰電池，是未來(lái)消費(fèi)級(jí)電動(dòng)車使用大趨勢(shì)。

同樣都是鋰電池，為什么兩類電池的使用場(chǎng)景會(huì)有區(qū)別?今天就跟大家聊聊這兩種電池的不同特性。

　　材料決定性能

　　電池能量密度：三元鋰電池>磷酸鐵鋰電池

　　電動(dòng)車的動(dòng)力來(lái)自電池的充放電，電池性能的關(guān)鍵是能量密度，也就是單位電池質(zhì)量中儲(chǔ)存能量的大小(單位Wh/kg)。電動(dòng)車擁有高的能量密度，代表能提供更多的動(dòng)力，俗稱“勁兒大”。

　　受制于化學(xué)特性，磷酸鐵鋰電池的電壓平臺(tái)低，磷酸鐵鋰電池的能量密度基本維持在140Wh/kg左右。而三元鋰電池電壓高，能量密度基本為240Wh/kg。也就是說(shuō)，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。

　　NCM(鎳鈷錳)和NCA(鎳鈷鋁)同為三元鋰電池，但能量密度也不一樣，可以看到三元鋰電池能量密度明顯高于磷酸鐵鋰電池。

　　不同廠家會(huì)研發(fā)不同“配方”的三元鋰電池(鎳、鈷、錳三者不同比例)，特斯拉Model3使用的21700 NCA三元鋰電池電芯的能量密度高達(dá)260Wh/kg，是目前的量產(chǎn)電動(dòng)車?yán)镒罡叩?，它的鎳鈷鋁比例為8:1.5:0.5，屬于“高鎳電池”。

 

Tesla的柱狀三元鋰電池

　　但是高鎳電池由于能量密度過(guò)高，在安全上存在較大隱患。為了降低電池危險(xiǎn)，會(huì)選擇采用鎳鈷鋁比例5：2：3的NCM三元鋰電池。雖然電池能量密度相較NCA略低，但整個(gè)NCM電池技術(shù)和安全卻能有效把控。

 

　　為了便于理解，我們用表格體現(xiàn)NCM與NCA不同電池材料的能量密度

 

理想智造ONE使用的是方殼形NCM電池

　　安全性：磷酸鐵鋰電池>三元鋰電池

　　磷酸鐵鋰的化學(xué)鍵穩(wěn)定，電熱峰值大于350℃，高溫下不易分解(可以堅(jiān)持到700℃以上)，三元鋰電池?zé)岱€(wěn)定性較差，300℃下容易分解，容易出現(xiàn)電池?fù)p壞。所以在高溫條件，磷酸鐵鋰的安全性相對(duì)較高。以三元鋰電池為動(dòng)力的車型需要防過(guò)溫保護(hù)裝置的電池和電池管理系統(tǒng)來(lái)保護(hù)電池的安全。

　　使用壽命：磷酸鐵鋰電池>三元鋰電池

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

　　磷酸鐵鋰電池的完全充放電循環(huán)次數(shù)>3500次后電量才會(huì)衰減到原有標(biāo)定的80%。也就是說(shuō)如果每天充放電一次，磷酸鐵鋰電池近10年才出現(xiàn)明顯衰減現(xiàn)象。

　　三元鋰電池比磷酸鐵鋰電池壽命低一些，完全充放電循環(huán)大于2000次會(huì)出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，也就是6年的時(shí)間，需要電池管理和車輛電控系統(tǒng)來(lái)延長(zhǎng)電池壽命。目前電動(dòng)車上的三元鋰電池基本上能保證8年以上才會(huì)出現(xiàn)明顯衰減。

　　小知識(shí)：未用光電池的前提下，電動(dòng)車慢充電其實(shí)是有助于延長(zhǎng)電池壽命的，所以不要怕老充電對(duì)電池不好。

　　低溫性能：三元鋰電池>磷酸鐵鋰電池

　　還是由于電池的化學(xué)材料，電動(dòng)車的冬季里程衰減是困擾電動(dòng)車普及的大問(wèn)題。目前世界上所有的電動(dòng)車在冬天都會(huì)出現(xiàn)不同程度的里程衰減。

　　磷酸鐵鋰電池的低溫溫度使用下限值(-20℃)，且低溫環(huán)境下放電性能差，冬季時(shí)里程衰減嚴(yán)重(將近40%)。三元鋰電池低溫溫度使用下限值(-30℃)，低溫放電性能好，與磷酸鐵鋰電池相同低溫條件下，冬季時(shí)里程衰減不到15%，明顯高于磷酸鐵鋰電池。

　　為了避免出現(xiàn)明顯的里程衰減現(xiàn)象，車輛需要用熱管理來(lái)保證電動(dòng)車冬季性能，這點(diǎn)我們會(huì)單做文章跟大家仔細(xì)聊聊。

　　成本：三元鋰>磷酸鐵鋰

　　由于磷酸鐵鋰電池中沒(méi)有貴重金屬(鎳鈷金屬元素)，所以在生產(chǎn)成本上較低。

　　如上文所說(shuō)，三元鋰電池使用了鎳鈷錳多種礦材料，并且高鎳電池的生產(chǎn)需要比較嚴(yán)格的工藝環(huán)境，目前成本比較高。

　　電池性能決定使用場(chǎng)景

　　正是磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池的不同特性，各自被廣泛應(yīng)用于不同使用場(chǎng)景的電動(dòng)車中。

　　日常乘用電動(dòng)車：動(dòng)力需求高，電池布局緊湊，冬季性能需求高，使用壽命短(6-8年換車周期)。

　　大型公交車，社會(huì)作業(yè)車，經(jīng)濟(jì)性車：動(dòng)力需求低，充分的電池布局空間，使用壽命長(zhǎng)(10年以上使用周期)。

　　綜上，沒(méi)有絕對(duì)優(yōu)秀的電池材料，按照性能尋找適合使用的場(chǎng)景。三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池各有長(zhǎng)短。按照需求來(lái)看，三元鋰電池更適合搭載車型更小，強(qiáng)調(diào)動(dòng)力的日常乘用車，但需要加強(qiáng)電池和電控系統(tǒng)的管理，磷酸鐵鋰電池更適合搭載于對(duì)電池布局要求低，使用壽命長(zhǎng)的公共通勤工具和社會(huì)用車上。混料工藝在鋰離子電池的整個(gè)生產(chǎn)工藝中對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)影響度大于30%，是整個(gè)生產(chǎn)工藝中最重要的環(huán)節(jié)。漿料制備工藝的主要目的為：（1）分散活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒團(tuán)聚體；（2）甚至破碎活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑二次顆粒，進(jìn)一步減小顆粒尺寸；（3）形成最合適的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑彼此之間的排布方式；（4）維持漿料最優(yōu)懸浮結(jié)構(gòu)和成分穩(wěn)定性，防止沉降和團(tuán)聚等成分偏析。