本文目录一览：
- 1、三元锂电池和锂离子电池区别是什么
- 2、锂电池的工作原理？
- 3、磷酸铁锂电池 VS 三元锂电池，谁才是锂电池王者？
- 4、电动汽车用的三元锂电池和磷酸铁锂电池各有什么优缺点？
- 5、三元锂电池和磷酸铁锂电池区分
三元锂电池和锂离子电池区别是什么
1、主要材料不同：锂电池材料主要有锂钴酸、磷酸铁锂等；三元锂电池材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料。2、应用不同：锂电池用于大型电动车辆：公交车、电动汽车等；三元锂电池用于移动和无线电子设备、电动工具等领域。
本文将从五个方面对比这两种锂电池，当然，在这之前，需要先了解一下锂电池的原理。
锂离子电池通常以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极，电池的中间有一层隔膜，避免正负极短路。
在充放电过程中，锂离子在正负极间往返，充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极；放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出，重新和正极的化合物结合。
在离子的嵌入与脱嵌过程中，同时伴随着等当量的电子的嵌入与脱嵌，也就产生了电流。
所谓磷酸铁锂电就是只用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，这一类电池的特点是不含贵重金属元素。
在实际使用中，磷酸铁锂电池具有耐高温、安全稳定性强、便宜和循环性能更好的优势。而三元锂电池，是指使用镍钴锰酸锂作为正极材料，石墨作为负极材料的锂电池，与磷酸铁锂不同，三元锂电池电压平台很高，这也就意味着在相同的体积或是重量下，三元锂电池的比能量，比功率更大。
单论电池也没有所谓的谁更好，谁更差，只是套用到实际使用场景中，根据不同的使用情况，有不同的选择。下面从几个方面来比较一下两款电池的区别。
EDA365电子论坛1安全性方面安全性方面在锂电池原理中，谈到在锂电池的中间有一层隔膜可以防止正负极短路，当电池被尖锐物体刺穿时，隔膜也被刺穿，从而正负极短路会引发电池本身发热甚至爆炸。
而刀片电池顺利通过针刺测试，证实了这种锂电池的高安全性。另外，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。
EDA365电子论坛2低温放电方面如果在北京，因为夏季最高温度在40摄氏度左右，而冬季则基本保持在零下16摄氏度左右甚至更低，所以这样的温度区间，就适合低温性能更佳的三元锂电池。
（图/文/摄： 问答叫兽） Model Y Model 3 Model X AION V 理想ONE 小鹏汽车P7 @2019
锂电池的工作原理？
以下是锂电池原理及结构：
锂离子电池以碳材料为负极，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”。
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。
电动汽车用的三元锂电池和磷酸铁锂电池各有什么优缺点？
三元锂电池和磷酸铁锂电池都是电动汽车动力电池的常用类型，那么它们到底有何优缺点？
其实，三元锂电池和磷酸铁锂电池两种电池在性能上并没有绝对优劣。三元锂电池优势在于储能密度和抗低温性能。在储能密度上，三元锂电池因为电压高，其能量密度基本能达到240WH/kg，几乎是磷酸铁锂电池140WH/kg的1.7倍。
在抗低温方面，三元锂电池低温使用下限值为零下30度，相比磷酸铁锂电池低温下限值零下20度更有优势，同时在相同低温条件下，三元锂电池冬季衰减不到15%，明显高于磷酸铁锂电池衰减高达30%以上。同时，三元锂电池在充电效率方面较磷酸铁锂电池有着非常大的优势。但是，磷酸铁锂电池热失控温度普遍在500度以上，三元锂电池则低于300度，相比之下磷酸铁锂电池在汽车高速行驶及快速充电过程中自燃风险较低，安全性更高一些。而且，磷酸铁锂电池充放电循环次数大于3500次后才会开始衰减，因为磷酸铁锂电池充放电循环次数大于3500次后才会开始衰减，也就是说其使用寿命可长达十年左右，但三元锂电池充放电循环次数则仅为2000次，意味着其使用寿命仅为6年三元锂电池充放电循环次数则仅为2000次，所以磷酸铁锂电池循环寿命更长。
最后是制造成本方面，因为磷酸铁锂电池里没有贵重金属，因而生产成本较低。而三元锂电池因为采用钴金属，成本有所提高。
如果从安全性和成本角度综合考虑，确实磷酸铁锂电池更加合适。 而且电池低温加热技术也可以抵消磷酸铁锂抗低温能力差的劣势。
三元锂电池和磷酸铁锂电池区分
锂离子电池通常以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极，电池的中间有一层隔膜，避免正负极短路。
在充放电过程中，锂离子在正负极间往返，充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极；放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出，重新和正极的化合物结合。
在离子的嵌入与脱嵌过程中，同时伴随着等当量的电子的嵌入与脱嵌，也就产生了电流。
所谓磷酸铁锂电就是只用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，这一类电池的特点是不含贵重金属元素。
在实际使用中，磷酸铁锂电池具有耐高温、安全稳定性强、价格便宜和循环性能更好的优势。而三元锂电池，是指使用镍钴锰酸锂作为正极材料，石墨作为负极材料的锂电池。
与磷酸铁锂不同，三元锂电池电压平台很高，这也就意味着在相同的体积或是重量下，三元锂电池的比能量，比功率更大。
单论电池也没有所谓的谁更好，谁更差，只是套用到实际使用场景中，根据不同的使用情况，有不同的选择。下面我们从几个方面来比较一下两款电池的区别。
1、安全性方面
安全性方面在锂电池原理中，我们谈到在锂电池的中间有一层隔膜可以防止正负极短路，当电池被尖锐物体刺穿时，隔膜也被刺穿，从而正负极短路会引发电池本身发热甚至爆炸。
而刀片电池顺利通过针刺测试，证实了这种锂电池的高安全性。
另外，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、低温放电方面
如果在北京，因为夏季最高温度在40摄氏度左右，而冬季则基本保持在零下16摄氏度左右甚至更低，所以这样的温度区间，就适合低温性能更佳的三元锂电池。
从数据上能够看出，两类电池在零下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。
3、能量密度方面
根据国内三元锂电池龙头企业比克电池提供的资料，其18650圆柱电池单体的能量密度已经达到了232Wh/kg，封装成电池组的能量密度大约是150Wh/kg，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。
但比亚迪开发的刀片电池可以将电芯呈片状排列，就像是刀片一样，刀片电池组的能量密度虽然只有140Wh/kg，但是这种长电新方案提升了电芯的重组效率，体积能量密度提升高达50%。
这意味着，在同样的电池组尺寸之内，刀片电池可以装入更多电芯，续航里程和三元锂电池几乎相当。
4、充电效率方面
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、循环寿命方面
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，对于家庭用车来说，三元锂材料和磷酸铁锂动力电池的额定循环寿命都远远超过了实际用户的使用习惯，因此，在使用寿命上可以完全放心。
从以上的五方面的对比可以看出，三元锂电池和磷酸铁锂电池是各有优势，并没有绝对性的谁好谁坏。
所以，在选择新能源汽车时，要根据所处的环境等各种因素来选择合适的电池类型，这样才能让自己的爱车发挥出最佳状态。
原文标题：三元锂与磷酸铁锂电池，谁才是新能源市场的大哥？
文章出处：微信公众号：EDA365
以上内容参考电子说-三元锂与磷酸铁锂电池有什么区别？
