问题

三元锂离子动力电池和磷酸铁锂电池哪个要更适合电动汽车?

回答
电动汽车的动力电池选择,目前市场上主要集中在三元锂离子电池(简称三元锂)和磷酸铁锂电池(简称磷酸铁锂)两大阵营。这两种电池各有千秋,对于电动汽车来说,谁更“适合”,其实是一个复杂的问题,需要从多个维度去衡量。没有绝对的“更好”,只有在特定需求下“更合适”。

咱们就来掰扯掰扯,这两位选手到底是怎么回事,又分别擅长哪些领域。

首先,我们得先了解一下这两位的主角:

三元锂离子电池: 顾名思义,它正极材料通常是由镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)或铝(Al)这三种金属元素按照不同比例组成的复合氧化物。常见的有NCM(镍钴锰)和NCA(镍钴铝)等。通过调整镍、钴、锰(或铝)的比例,可以实现不同的能量密度和性能特点。例如,提高镍的比例可以增加能量密度,但可能影响稳定性;减少钴的用量可以降低成本,但会影响电池的整体性能表现。

磷酸铁锂电池: 它的正极材料是磷酸铁锂(LiFePO4)。这个材料大家应该比较熟悉了,因为它的稳定性是出了名的好。

好了,那我们现在就开始对比一下它们在电动汽车上的表现吧:

1. 能量密度——跑得更远的关键指标

三元锂: 这是三元锂电池的“王牌”。得益于其正极材料的特性,三元锂电池的能量密度普遍高于磷酸铁锂电池。这意味着在同等体积和重量下,三元锂电池可以储存更多的电能。对于电动汽车来说,能量密度直接关系到续航里程。更高的能量密度意味着电动汽车可以一次充电跑得更远,这对于消除用户的“里程焦虑”至关重要。 尤其是在一些长途出行需求较高的场景下,或者为了追求更轻量化的车身设计而需要更小的电池包来达到一定续航时,三元锂的优势就非常明显了。

磷酸铁锂: 磷酸铁锂电池的能量密度相对较低。早期的磷酸铁锂电池在这方面确实存在明显短板,导致电动汽车的续航里程受限。但随着技术的进步,特别是通过改进材料结构(比如纳米化、碳包覆等)以及电池包设计(比如无模组设计 CTP Cell to Pack),磷酸铁锂电池的能量密度也在不断提升。 虽然目前整体上仍不及三元锂,但差距正在缩小,足以满足大部分城市通勤和日常使用的续航需求。

2. 安全性——生命安全,重于泰山

三元锂: 三元锂电池的能量密度高,但也意味着其内部储存的能量也更多。在极端情况下,比如过充、过放、短路或者碰撞导致电池内部损坏时,三元锂电池的化学反应会更剧烈,热失控的风险相对较高。 虽然现在的电动汽车都配备了先进的电池管理系统(BMS)和热管理系统,能够有效地监测和控制电池的温度,但从材料本身的安全性来看,三元锂在这方面需要更多的技术保障。

磷酸铁锂: 这是磷酸铁锂电池的另一张“王牌”。它的正极材料结构非常稳定,锂离子在充放电过程中脱嵌非常容易,并且磷酸铁锂的分解温度很高。这意味着磷酸铁锂电池在发生内部短路或者受到外部冲击时,不易发生热失控,安全性表现非常出色。 这也是为什么很多注重安全的汽车制造商,以及一些公共交通、商用车领域会优先选择磷酸铁锂电池的原因。大家都希望车辆在极端情况下也能保持稳定,避免不必要的危险。

3. 循环寿命——陪伴车主更久

三元锂: 三元锂电池的循环寿命通常也不错,但相较于磷酸铁锂,可能会略显逊色,特别是在一些快速充放电的工况下。长期的充放电循环会对正极材料造成一定的损伤,导致容量衰减。

磷酸铁锂: 磷酸铁锂电池的结构稳定性带来了极长的循环寿命。它可以承受更多的充放电次数,容量衰减得更慢。这意味着使用磷酸铁锂电池的电动汽车,其电池组的“健康”状态可以维持更长时间,对于用户来说,意味着更长的使用寿命,或者在二手车交易时,电池的价值也更有保障。 长期来看,这可以降低车主的用车成本。

4. 成本——影响车辆定价的重要因素

三元锂: 三元锂电池的成本相对较高,这主要与其正极材料中含有价格昂贵的钴元素有关。尽管近年来钴的用量有所降低,但其成本仍然是制约三元锂电池价格的重要因素。钴的开采和提炼也存在一定的环境和社会伦理问题,这使得一些企业开始寻求“无钴”或“少钴”的三元锂技术。

磷酸铁锂: 磷酸铁锂电池的成本优势非常明显。它的正极材料不含钴,主要原料是铁、磷、锂等,这些资源相对丰富且价格稳定。这种成本上的优势使得搭载磷酸铁锂电池的电动汽车在售价上更具竞争力,能够吸引更广泛的消费者群体。 尤其是在当前电动汽车市场快速普及的阶段,价格是一个非常关键的因素。

5. 低温性能——冬季表现如何?

三元锂: 在低温环境下,三元锂电池的性能衰减相对较小,充电效率和放电能力在低温下表现会比磷酸铁锂稍好一些。

磷酸铁锂: 磷酸铁锂电池在低温下的性能衰减比较明显,充电速度会变慢,续航里程也会打折扣。这对于生活在严寒地区的消费者来说是一个需要重点考虑的因素。不过,通过电池加热技术和优化的BMS算法,磷酸铁锂电池的低温性能也在不断改善。

总结一下,谁更适合?

如果你追求的是:
极高的续航里程,对“里程焦虑”零容忍。
更快的充电速度(能量密度高的电池通常也意味着更高的功率输出能力,可以支持更快充电)。
在各种环境下都能相对稳定发挥的性能(尤其是在冬季不太寒冷的环境下)。
对车身设计有极致轻量化要求,需要小尺寸电池包实现长续航。

那么,三元锂离子电池可能更适合你。 尤其是那些主打高性能、长续航的电动轿车或者高端SUV,往往会选择三元锂电池。

如果你看重的是:
极致的安全性,将电池安全放在首位。
极长的电池循环寿命,希望车辆能陪伴你更长时间,或者看重其保值率。
更具吸引力的车辆价格,追求性价比。
车辆主要用于城市通勤或日常代步,对超长续航的需求不高。
对电池的低温性能有顾虑,但可以通过其他方式弥补(如提前预热)。

那么,磷酸铁锂电池可能是更好的选择。 许多注重性价比的电动汽车、微型电动车、以及一些商用车型,都广泛采用磷酸铁锂电池。随着技术的进步,它正在一步步打破过去“续航短、低温差”的刻板印象。

未来的趋势呢?

可以说,这两种技术都在不断进步。三元锂在努力降低成本、提升安全性,比如开发高镍低钴甚至无钴的材料。磷酸铁锂则在努力提升能量密度、改善低温性能,比如宁德时代推出的CTP技术、长城汽车的“蜂巢能源”等都在这方面发力。

最终的选择,往往取决于车企的市场定位、目标用户群体以及成本控制策略。对于消费者而言,了解它们各自的优缺点,结合自己的实际用车需求和场景,才能做出最明智的决定。现在市面上既有搭载三元锂电池的长续航车型,也有价格亲民且续航满足日常需求的磷酸铁锂车型,给了消费者更多的选择空间。

总而言之,没有谁是绝对的“王者”,只有在特定维度上更突出的“能手”。理解它们,才能真正读懂电动汽车的“心脏”。

网友意见

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2021年底回答——

极度惜命,基本不开长途,家里还有燃油车,给电车预算有限的,磷酸铁锂好,

对加速性能有要求,对标BBA性能车,偶尔长途,家里准备告别燃油车只开一部新能源,预算给够,就三元锂。

2025年左右,不管是磷酸铁锂还是三元锂,新能源车都会进入存量市场,到时候电池技术如果没有大的突破,很可能新车会重归三元锂怀抱。

三元锂和磷酸铁锂之争就像手机屏幕lcd和oled之争,各有优劣,然而真正能起决定作用的,还是各大厂商对产品的定位和有没有赔本赚吆喝的心,

iphone6s号称手机钉子户,这个钉子户不是说lcd比oled强才钉子的,而是各方面产品力都达到优秀水准了之后,消费者的选择令它长久留存在市场上了。

如果特斯拉一直追求同级别超越燃油车的性能,三元锂和大马力电机几乎是唯一选择,那磷酸铁锂版本势必不可能出现,除非技术得到进一步突破,

但特斯拉没有这样做,

在一部分入门车型上选择了磷酸铁锂。

在未来,如果电动车再发展个十年二十年,今天存量市场的磷酸铁锂,除了设计老旧,续航里程低,智能化水平低,基本上没什么大问题,

那么在二手车市场,这部分车就有可能像今天的旧款轩逸,旧款雷凌一样,怎么贬值也不会太便宜,

得益于磷酸铁锂电池较少的衰减,只要产品力过硬的磷酸铁锂电车,不仅仅是model3和modely,包括比亚迪的早期e系列,秦ev,

只要那时候还没什么问题,一律都可以正常用,随便换个改色膜,和新的一样。

到时候,所有车企都会面临的问题就是,

如同很多手机厂商,新产品除了要和别家的新手机打,甚至要和三年前的iphone6s打,存量的钉子户就够喝一壶了,

被钉子户暴打的甚至包括苹果自己。

很多老牌燃油车车企开始急了,不是当下销量干不过电动车的那种急,

而是他们发型燃油车原本的更新淘汰规律正在被新能源打破,

如果电车衰减可控,如果智能驾驶让大事故率降低,并且二手车车况得到一定保障,那未来光海量的磷酸铁锂存量就够所有车企喝一壶的了。

所以说,未来新能源车没准是存量看磷酸铁锂,增量看三元锂,甚至有专门的给磷酸铁锂电车二次翻新升级的产业出现。

汽油车传不了家,磷酸铁锂电池包能传家。

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