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磷酸铁锂电池 VS 三元锂电池，谁才是锂电池王者？
在说这个话题之前，先问大家一个问题：
对于新能源 汽车 来说，你觉得最重要的是什么？
对，没错，就是电池。
我们可以做个这样的比喻：
汽车 也有"心脏"，燃油车的心脏就是内燃机，而电动车的心脏就是电池。
"心脏"的好坏决定了车辆行驶的长短。
作为电动 汽车 界的领军者-特斯拉，在2020年1月份宣布中国版的Model 3系列将在下半年生产中，搭载中国企业宁德时代生产的磷酸铁锂电池。
看到这个消息，肯定有同学会疑问了：
宁德时代是什么样的公司？它的技术有多厉害，能被特斯拉采用？
今天咱们就来说说这个。
宁德时代是由被称为“中国电池大王”的曾毓群在2011年成立的公司。
成立6年，就晋升为动力电池行业龙头，2017年销量全球第一，2018年更是迅速登陆A股创业板，目前市值大约是4600亿人民币。
到今天为止，中美欧以及日韩地区的主流车企几乎都成了宁德时代的客户，其中包括特斯拉、宝马、大众、丰田、现代、上汽、蔚来等品牌。
能做成这么大的成就，必定有两把刷子的。
宁德时代的"武器"有两把，除了常见的“磷酸铁锂”电池之外，还拥有一个领先全行业的秘密武器—三元锂电池。
那这两种电池有啥区别呢？
首先咱们先来了解锂电池。
锂电池主要分为软包形、圆柱形、方壳形。
虽然它们的形状不一样，但是工作原理都是一样的。
锂离子电池是以碳材料为负极，通常是石墨；以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子，它工作原理主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。
具体来说是这样的：
当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。
同样，当对电池进行放电时，也就是我们使用电池的过程。嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。
但是之前我们总看到这样的消息，说某品牌手机锂电池会爆炸。
这是因为什么原因呢？
我们知道电池中的锂金属化学性质十分活跃，是易燃物质。
一旦和空气接触，就会跟空气中的水发生猛烈的化学反应，瞬间产生大量的氢气，并释放出热能，极易引起燃烧和爆炸。
用高中化学的知识就是这样的一个方程式：
2Li+2H2O=2LiOH+H2
而现在锂电池中的锂，经过处理后会降低活性。在锂电池正负极之间，还有一层金属薄膜，可以防止电池内部短路。
再加上我们使用的电池都是密封的，锂离子根本没有机会和空气直接接触，从而有效的保证了电池的安全。
那什么是磷酸铁锂电池，什么又是三元锂电池？
其实它们都只是正极材料不同而已。因为不同类型的锂电池负极都是石墨，正极材料不同。所以用正极材料来区分不同类型的锂电池。
也就是说：
磷酸铁锂电池就是用磷酸铁锂做正极，三元锂电池也叫三元聚合物锂电池，主要是由镍钴铝或者是镍钴锰 做正极。
那么这两种电池有什么区别呢？
简单来说磷酸铁锂电池，它主要的优点是安全性高，循环寿命更长，理论寿命可以达到7到8年。但是缺点就是能量密度低，意味着续航能力差。
反观三元锂电池这边呢，它的主要优点是储能密度更高，意味着续航能力高。但是缺点就是安全性差，寿命差，并且元素是有毒的。
三元锂电池它的三种正极材料都是夹在一起的。
但是由于钴离子的半径比较大，所以它们搭在一起的时候会留出一个固定的空隙，给那些锂离子自由出入，因此钴酸锂相对来说比较稳定。
而镍离子的半径要小过锂离子，所以镍酸锂能量密度会更大，而又由于其太密实了，就容易出现阳离子混排的现象。
所以三元锂电池镍成分不可以太高。
这时就需要添加钴来增加电池的稳定性，但是钴却是比较贵的金属，全球的储备量有限。为了降低成本，就用锰和铝元素来作为支撑材料，同时也就只能降低钴含量。
但是没有钴的话稳定性会比较差。
在2020年又出现了宁德时代的无钴电池，要说明的是这并不是真正的"无钴电池"。它其实就是采用CTP技术设计的磷酸铁锂电池。
CTP技术就是把电芯放入设计好的电池包内，然后按照最佳的排列组合方式，组装成高效的锂电池。
这样优化的结果是，体积利用率可以提高15%-20%，能量密度可以提升10%-15%。零部件数量可以减少40%，生产效率可以提升50%，投入应用后会大幅降低动力电池的制造成本。
作为宁德时代的竞争对手比亚迪公司在2020年3月发布了一款刀片电池。
它的本质还是磷酸铁锂电池，只不过是电池结构设计上有所创新。它其实就是直接把电芯宽度无限拉长，厚度做薄，做成90厘米甚至快1米的超长电芯，也就是又扁又长，像刀片一样。
这样改造的结果就是体积能量密度提升明显，较原有电池系统可提升30%以上。并且节省物料、人工费用等，成本有望降低30%，并且刀片电池更薄，因而散热效果更好。
不管是宁德时代的CTP技术，还是比亚迪的刀片电池，最终都提高了磷酸铁锂电池的能量密度，目的是让其能达到三元锂电池的水平。
同时改造后的磷酸铁锂的电池，都能达到400公里以上的续航里程需求。而整个电池生产的其他材料无需改变，并且生产线变动也不大，也就是很快能量产。
简单来说，这两种技术都是通过提升生产效率来降低电池的成本。
如今新能源 汽车 和充电装置已经被列入了国家的“新基建”计划，毫无疑问，它将会迎来一个巨大、更加富有挑战性的市场。
汽车 产业一直都是世界上最大的产业之一，面对新能源革命。
新能源 汽车 大概率将会在未来成为事关国计民生的重要支柱产业，而动力电池恰恰就是新能源 汽车 的生命源泉所在。
在三元锂电池领域宁德时代已经是老大了。
随着CTP技术的无钴电池的出现，宁德时代将磷酸铁锂电池的成本降低到了600元以内，而三元锂的成本还维持在1000元左右。
正是由于宁德时代磷酸铁锂电池成本的大幅降低，也吸引了迫切想要提升销量的特斯拉，两者一拍即合。为新车装上了磷酸铁锂电池，这样一来，特斯拉的新车的价格有望进一步下降。
最终受益的还是咱们老百姓。
锂离子电池工作原理
锂离子电池以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。
在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌（习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，而负极用插入或脱插表示）。在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插，被形象地称为“摇椅电池”。
当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。
同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。
电池的组成部分
（1）正极——活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂材料，电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂（俗称三元）或者三元+少量锰酸锂，纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电集流体使用厚度10-20微米的电解铝箔。
（2）隔膜——一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。
（3）负极——活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。
（4）有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液。
（5）电池外壳——分为钢壳（方型很少使用）、铝壳、镀镍铁壳（圆柱电池使用）、铝塑膜（软包装）等，还有电池的盖帽，也是电池的正负极引出端 [3] 。
以上内容参考百度百科-锂离子电池
什么是三元锂电池？
三元锂电池：三元聚合物锂电池，正极材料使用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2）或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池 。
三元复合正极材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料，里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整，三元材料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高，但是电压太低，用在手机上（手机截止电压一般在3.0V左右）会有明显的容量不足的感觉。
扩展资料
我国推广的新能源汽车（包括纯电动汽车和插电式混合动力汽车）大多都采用锂离子电池，其中磷酸铁锂占到80%—90%，三元锂电池在乘用车上也开始大规模应用。
顶配的Model—S使用了7104块松下三元锂电池，在电池安全保护方面做功夫，包括设置传感器、由电池控制系统控制、大量使用高强度铝合金等材料的碰撞防护等。在采取这些安全设计的情况下，安全事故的概率达到了万分之一。
参考资料：人民网-锂电池不可怕 其实挺耐用
参考资料：百度百科-三元聚合物锂电池
锂电池的工作原理分析
在整个电池充电过程中，正极的含锂化合物发生变化，锂失去一个电子变成锂离子(Li+)，锂离子从正极材料中脱出，两极之间充满的电解液为穿越介质，使锂离子从正极向负极移动，最后嵌入到电池的另一头负极材料中。世能和锂电池厂家介绍在这一点上，电池阴极材料是一个富锂的情况。另外，充电电池外部电路中的电子器件也从正向负向传输，外部电路电子器件运行到负向后，原料中的Li+就被还原为 Li。所有充电电池系统软件都处于电荷平衡状态。整个充电过程与放电过程相反。在整个过程中，锂离子电池在整个插入和滑移过程中不易破坏其晶格常数和化学结构。
市场上常见的锂离子电池是什么?
锂电池特有的储能技术材料是正极材料，充电电池系统软件的能量比取决于其比能量和兼容性。电池阴极材料自其商业应用以来，大多数是碳材料，更多的是高纯石墨。相比之下，电池阴极材料的选择范围很广。随着世界各地有利于新能源汽车的发展，为了找到更强大的电池工作能力，更大的能量比，更长的使用周期也成为各种动力锂离子电池厂家的总体目标，导致销售电极材料在市场上的科研和发展趋势一直火热。
目前，新能源汽车用的几种正极材料如下：
1、锂钴氧化物(LiCoO2)
锂钴氧化物是第一种商业化的锂离子电池正极材料，因为它可以在短时间内由制造商制造，适合工业链的推广，因此是第一种商业化的电池正极材料。但是，由于钴的比容量小、钴资源成本低，使得钴具有毒副作用，限制了锂钴金属氧化物的发展趋势。
2、锂锰氧化物
锂锰氧化物主要是和LiMnO2和LiMn2O4两种，在整个充电过程中，由于limno2和limn2o4的氧化物主要是由层状结构转变为尖晶石结构，因此体积衰减系数不高。此外，原材料将继续产生晶格常数，这将导致快速电池体积衰减系数。因此，应用成本很高。
3、镍锰酸锂
由于锰在蓄电池充放电循环系统中不产生价态转变，具有稳定结构的作用，而高电压可以产生较高的动能，但也增加了金属电极与电解质溶液之间的不良反应，导致热阻较差。
4、磷酸铁锂
磷酸锂电池原料生产工艺优良，成本低，结构稳定，在电池充电周期的整个过程中结构不发生很大变化。
然而，其发展趋势也存在一些缺陷：(1)电子器件电导率低，锂离子电池热扩散系数低，限制了其充电大电流蓄电池的能力;(2)在高温煅烧过程中易将化合物转化为氢氧化铁，导致可充电电池短路故障;(3)磷酸锂电池视密度低，商用商用商用商用产品振动密度仅为1.0gcm-3，体积比低。
5、三元材料(li-ni-co-mn-o)
近年来，由于镍、钴、锰的比例不同，可以拓宽三元电池的正极材料，因此不同类型的原料有不同的优缺点。
