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有趣的技术:磷酸铁锂VS三元锂,哪款电池更适合你?

今天,小鹏正式发布了全新的入门级机型——、小鹏P7后驱、标准续航、智纯版、小鹏G3 460c,全部采用宁德时报提供的磷酸铁锂电池。其中,小鹏P7电池组容量为60.2千瓦时,续航水平为480公里。两个版本的售价分别为22.99万元和23.99万元,比相同配置的长寿命车型低2万元。预计今年5月交付。

磷酸铁锂电池这个名字最近听的比较频繁,某种程度上对应的是三元锂电池,也是目前的两种主流电池。三元锂电池用的好,为什么同一辆车上要用两种不同的电池?磷酸铁锂电池和三元锂电池对我们来说有什么区别?

补贴推动电池发展

事实上,不仅仅是小鹏P7,特斯拉Model 3也在标准续航版本中使用了磷酸铁锂电池。主要原因自然是出于成本考虑,使得Model 3入门版价格更低。

由于材料价格低廉,结构稳定安全,很多电动汽车使用磷酸铁锂电池比较早,这也是磷酸铁锂电池最大的优势之一。但是随着电动车行业的发展,电池技术受到行业补贴政策的影响很大,两个核心点就是纯电动续航里程和电池能量密度。因此,越来越多的电动汽车开始采用能量密度更高的三元锂电池。

在这里,两种电池的名称实际上是指它们电池的阳极材料。磷酸铁锂电池自然使用磷酸铁锂(磷酸铁锂),而三元锂电池中的三元材料是指镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)或铝(Al)的聚合物(也就是我们经常听到的NCM和NCA),三种材料的不同比例根据型号的需要设定

更具体地说,三元锂电池中的镍可以提高材料的可逆容量和电池的能量密度,主要负责提高电池容量和车辆续航能力。钴能提高锂离子脱嵌能力,提高电池的充放电速度,还能提高充电效率;锰或铝的作用主要是提高电池的安全性和稳定性。因此,三种材料的组合可以大大提高电池的能量密度,同样体积的电池可以有更高的容量,这在政策下更受青睐。

但与此同时,镍相对活跃的化学特性使三元锂电池无法承受过高的温度,对氧元素的约束相对较低。因此,我们看到了许多使用三元锂电池的电动汽车自发燃烧的案例,这也使得电动汽车的安全性成为许多人关注的问题。

在这一点上,磷酸铁锂电池由于内部结构稳定,在较高温度下不易分解,不仅耐高温、耐过充能力强,而且能更好的面对碰撞和短路,自燃的概率也相对较低。但其弱点在于低温环境,相对稳定的结构进一步降低了锂离子的扩散速度,影响了电池在寒冷时的电化学活性,导致电池寿命在冬季急剧下降。特斯拉车主维权的消息大家都看到了。

适合自己的才是最好的

所以在大致了解了磷酸铁锂电池和三元锂电池是怎么回事之后,就可以发现这两种电池各有优缺点,也有各自不同的适用场景。我们可以先简单总结一下。

我们换个角度来看,通过目前的几个主要指标来比较两者的优劣。

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所以,简单来说,磷酸铁锂更适合那些对安全性要求高、有一定成本要求、但不吝啬电池体积的车型,比如价格相对更经济的入门电动车、行驶里程较高的营运车辆或者尺寸较大的商用车辆。就像小鹏P7这次的后驱标准续航版和特斯拉Model 3标准续航版,作为入门版本就选择了磷酸铁锂电池,价格得到进一步降低,对气温更适宜的南方地区或有足够充电条件的消费者就会有吸引力。

而对于一些定位高端、更加注重体验和舒适的车型,三元锂电池或许是更好的选择,更高的续航水平、更宽敞的车内空间、更快速的充电效率都可以大大提升用车体验。比如目前主流使用三元锂电池的电动车500km左右的续航,在一线城市通勤,每一两周花一小时充充电,也基本可以满足用车需求。

目前在技术上都已经针对两种电池的弱点进行了有效的改进,比如优化电池制造工艺、优化电池管理系统、增加热泵提高热管理效率等。像比亚迪的刀片电池就通过结构创新大幅增加了电芯容量和体积利用率,续航据称不输三元锂电池;同时三元锂电池也在通过不同的封装形式和外壳保护措施,来进一步提升电池稳定性和安全性。

因此,现阶段无论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池,其实都已经经过这几年的技术升级迭代有了明显的提升。孰优孰劣,其实更多取决于车企以及消费者的需求,适合自己的才是最好的。而且,虽然两者之间特性差异依然存在,但都相比过去可以覆盖更广的使用场景,就像不同电池版本的小鹏P7和G3,两种电池都可以服务同一个目标客户人群。

车云小结

磷酸铁锂电池和三元锂电池并不是有些人理解的迭代关系,只是各有不同特点和侧重。只不过从消费者越来越高的要求和电动车发展的进程来看,高续航和快速充电是不可或缺的两个要求,三元锂电池可能是更顺应时代潮流的那个。

但电池的终极目标显然不仅限于磷酸铁锂电池和三元锂电池,我们都在等待电芯技术的实质性突破,比如正在加紧被布局的固态电池、被视为噱头的石墨烯电池、或许并不遥远的锂空气电池等等,我们未来一定会看到更高形态的电池出现。

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