最近看行业新闻，越看越不对劲，感觉当下的动力电池范畴充满着一股戾气，非要让三元和磷酸铁锂拼个有你没我，更是大有置三元于死地而后快的意思。
现实上，近些年，三元和磷酸铁锂在科研范畴是各有所悟，在功能方面各有所精，在商业应用上各有所得，就比方动力电池有两个儿子，一个功课好，一个体育好，成才了都能为社会做奉献，功课好的将来能够当科学家，体育好的能够当运动员，现在你要说功课好的孩子体育欠好或许体育好的孩子功课欠好，因而他是个坏孩子，那可真的是太荒唐了。容易粗犷先回答问题：磷酸铁锂合适：空间大，有条件装大体积电池，要求安全功能高，须要长期不间断运营的场景，比方商用车和储能设备。而三元合适：须要高能量密度，空间有限，客户体会感要求高的场景，比方中高端乘用车。分工清晰。以上图为例，不同车型里能够包容的电池体积差异肉眼可见为什么这么说呢？从结构实质上讲，磷酸铁锂的优势在于：结构安稳、充放电循环寿数较长，但一起也存在能量密度低，充放电功率低，低温体现欠安的问题。相应的，三元的能量密度高、充放电功率高，一起其也有不耐高温的特性。去年底，恒大做了个研讨报告，影响人们买电动车最主要原因是“续航路程”。其时有个出租车司机抛出一个十分实际的问题，我要接个50公里的订单，而我只要30公里的电，我该怎样办？至少在现在这个阶段，续航，仍是纯电车型用户最关怀的问题。
咱们从头打开开端说：首要，尊重资料的赋性不管是磷酸铁锂仍是三元作正极，电池的实质都是一个一个的化学反响，而化学元素的特性是与生俱来的，资料改性或许是电池内部改动结构，都必须遵从化学元素的天分。磷酸铁锂和三元就有这样天然生成的基因不同。先说磷酸铁锂：如上图，磷酸铁锂是典型的正交晶系，每一个晶胞含有四个单元，一个八面体FeO4别离和一个四面体PO4与两个八面体LiO6共棱，别的一个四面体PO4又与两个八面体LiO6共棱，这样的结构使得锂离子在充放电时能够自在移动。而人们所熟知的磷酸铁锂的许多特性则是根据P-O共价键的强壮，由于P-O共价键的键能很大，所以安稳性很强，不简单分化，高温或许过充都不会使其结构崩塌。正由于结构难以损坏，共价键另一端的氧原子就会很厚道，很难被氧化而开释。这种化学实质使得磷酸铁锂有很好的耐高温性，电热峰值可达500℃左右，没有氧气的开释，天然着火的概率也低许多。磷酸铁锂的另一个利益也是由其天然生成的特性决议的，在锂离子脱嵌时，晶体不会产生重新排列，因而有着很好的可逆性与循环性，在1C/1C的充放电条件下，电压坚持正常范围内，遍及充放电可在3000次以上，电池容量还能够较长期的维持在较高水平。但没有事物是完美的，磷酸铁锂也有本身的缺陷，例如其结构中相邻的FeO6八面体经过共极点衔接，这种结构使得其导电率低，锂离子分散速度慢，充放电功率就遭到影响。低温环境下，资料活性下降，能够产生移动的锂离子数量削减，因而磷酸铁锂在低温状况体现欠安。低温续航一直是困扰纯电车主的一个大问题，磷酸铁锂电池在零下20℃的时期只能坚持50%~60%的电化学活性，三元在相同温度下大概是坚持70%~80%的活性。不同仍是比较显着的。而影响磷酸铁锂能量密度的最重要的原因是其元素结构形成克容量和电压渠道偏低，且磷酸铁锂颗粒的本身不密实，导致其振实密度和压实密度低，浅显的说，便是平等体积条件下，磷酸铁锂装的少，天然容量就小，能量密度也就偏低。以上的碎碎念只写出了磷酸铁锂一些重要的特性，下面我一个理性的工科男想说一些理性的观点，这些天看到一些磷酸铁锂的支持者说能量密度又进步了，磷酸铁锂天下无敌了，我很无语，现实上，行业界的共同是磷酸铁锂本身的能量密度现已到了天花板，持续大幅度向上已无或许。或许到这儿，有一些对立的声响会出来，说谋事在人，资料改功能够改动这些下风，结构改动能够补偿缺陷。——嗯，！在咱们的日常试验中，的确常常会用到改性这个词，经过试验手法来使资料进化，使它更好的为咱们所用，这是科学之于商业的含义。可是改性不是变性，是A变成A-PLUS，而不是A变成B。咱们能够经过后天用磨具改动西瓜成长的形状，方形、三角形都能够，可是不管怎么也不能够改动他是一个西瓜的客观现实，再怎样改动西瓜也变不成苹果。假如各位看官能够承受从物质的实质看待问题，那么也就很简单了解比亚迪刀片技能的实质，其实和宁德年代CTP相同，是经过去掉模组，使得内部结构改动的物理办法来进步能量密度，而不是根据底层化学打破。而物理办法不管关于磷酸铁锂仍是三元的能量密度进步的成效都是相同的，二者天然生成的距离仍然在。说个题外话，窄长如刀片的电芯方式处理了一个层面的问题，一起另一个问题也很杰出：假如分娩的共同性不可，故障率高，电池包的修理就将是个大问题。所以从某种视点来说，让磷酸铁锂用能量密度和三元做比照其实是一个伪出题，磷酸铁锂的利益不在于此，而咱们要尊重资料的赋性，适应它的赋性，而不是偏执的逆天改命，只要这样，才能够将资料的特性发挥到极致，发明更大的收益。
其次，取长补短再提到三元。三元复合正极资料是以镍盐、钴盐、锰盐为质料，这其间每个元素都发挥着重要效果，一起每个元素的特色也限制着电池功能。Co能够使锂离子的脱嵌愈加简单，进步资料的导电并进步放电循环功能，可是Co含量过高会导致本钱较高，性价比低。Ni能够进步资料的可逆容量，可是假如它的含量太高，资料的循环功能就会变差。Mn能够进步资料安全性和安稳性，含量过高则会下降资料克容量。元素的这些杂乱特性使得三元资料研讨充满了应战和趣味，怎么取得最优解，进化的空间还很宽广，而跟着研讨的不断深入，三种元素的配比在不断的调整，合作的也越来越默契。整体来说，三元资料的长处也比较显着，能量密度在现已完成商业量产的技能道路中鲜有对手，Mn的结构支撑效果很强，结构不简单崩塌，Ni能进步克容量，因而三元资料同体积分量的电池，天然生成就具有更多的电量。这就如同一个肌肉健旺的运动选手，相同体重下，比普通人具有更强的力气。三元资料的另一个杰出长处在于低温功能，客观的说，是由于磷酸铁锂的体现比较糟糕，才凸显了三元的低温体现。由于磷酸铁锂PO4极性太强，对Li捆绑才能大，分散系数就低，而三元资料则没有这个问题，因而在低温环境下，充放电遭到的影响较小。当然三元资料也有自己的缺陷，元素本身不耐高温，极点状况下会开释氧分子，一起其本身的循环寿数也较磷酸铁锂有距离，由此可见三元也并不是全场景通吃。热安稳性的确是三元资料的一个痛点，元素结构使得其对氧的捆绑低，这就须要在后天的电池规划中针对这个缺点加以特别照顾，就如同车辆的保险杠相同，咱们能够经过前文所说的各个安全维度添加保证力度。咱们这儿能够得出两个定论：一关于安全：由于电池分娩触及工艺制作的门槛很高，做得好了，三元并非不安全，而做得欠好，磷酸铁锂也并非肯定安全（官方数据标明：7%的铁锂电芯也有安全问题）。就现在来看，给三元进步安全性的手法要比给磷酸铁锂进步能量密度的手法要多，三元的安全性完全能够整车需求，而且跟着规划化量产，本钱在进一步下降。二关于能量密度：三元的能量密度进步空间较大，不管是化学系统立异仍是工艺结构立异都远远没到止境，而磷酸铁锂从化学系统上已无进步空间，结构立异还有必定的地步，但不会推翻三元的优势。
第三，让商场做出挑选首要，三元和磷酸铁锂的元素天分决议了他们各自有各自的范畴。三元的续航路程优势显着，这是不争的现实，最初假如没有三元，人们的路程焦虑就无法处理，没有可巧买单，新能源轿车的研讨就永久只能停留在试验里。磷酸铁锂具有天然生成的高循环和耐高温的特性，尤其是现在国家新基建中要用到的储能，磷酸铁锂的各种特性完美匹配。其次，尊重商场的挑选，让商场作决议。电化学反响是根底，做成产品则有另一套商业逻辑，终究能不能让可巧从兜里掏出钱来买，取决于产品的价值特点。当下的商场中，磷酸铁锂的回潮，是整车厂出于补助退坡期本钱的考虑，磷酸铁锂相关于镍、钴等，收购本钱较低，因而价格上更廉价，在新能源轿车销量断崖式跌落的状况下，打价格牌也在情理之中。当然，咱们一起也看到，三元资料在向低钴开展，以及跟着规划效应的逐渐闪现，本钱也在逐渐下降。只要一点是确认的，便是技能道路合适不舒服合商场，会经过消费终端的认可度来反响，性价比不高的技能必定会被商场筛选，而不是被专家或厂家筛选。最终，不管是三元仍是磷酸铁锂，咱们研讨电池的，终究目标都很共同：提前完成电动车替代燃油车，完成可再生能源一统江湖。所以，持续尽力，出路可期：）
