來源：長安大學汽車學院

最近，筆者的小電驢是越來越不經用了，因為它還用的是鉛酸電池，琢磨着是不是換個锂電池比較好。比如最近流行的五菱宏光 mini EV 就據說有三元锂電池與磷酸鐵锂電池兩種。缙哥哥想知道這兩者的的區别，哪個好，以及三元锂電池與磷酸鐵锂電池兩者的優缺點。網上一找全是廢話，于是就自己查找論文，整理總結跟大家分享下。

通過高工锂電網的《上半年動力電池裝機量增長翻倍 10 家企業瓜分 9 成市場》可知，2019 年上半年，國内市場新能源汽車産銷量繼續增長，動力電池裝機量持續上升，從電池類型來看，三元锂電池、磷酸鐵锂電池、錳酸锂電池和钛酸锂電池幾乎占據整個市場，其中三元锂電池占比最大，達到 67.37%，其次是磷酸鐵锂電池。

由此可見，三元锂電池和磷酸鐵锂電池是目前兩種主流動力電池。這兩者雖同屬于锂離子電池，但在性能方面仍存在諸多不同，國内目前針對這兩種電池的對比研究很多，但絕大多數僅局限于電池性能本身，未将其與車輛相關性能結合，存在化學、材料與車輛的學科交叉不相容性。而且，網絡為了流量标題、内容不擇手段，不知真假，這裡通過五個方面的對比，讓小夥伴們清楚三元锂電池與磷酸鐵锂電池的優勢劣勢，可根據自己的實際情況選擇。

電動汽車在不同工況下對動力電池的需求不同，這便使得其必須具有在不同倍率下的放電能力。放電性能直接關系到整車動力性，因此對電池倍率放電特性的研究尤為重要。本文選取四種放電倍率（電流）：1/3C 、1C、1.5C、2C 進行研究。

試驗結果表明：相比于三元電池，磷酸鐵锂電池存在明顯的放電平台，且随着放電倍率的增大，平台的電壓值減小。在放電過程中，由于放電平台的存在，磷酸鐵锂電池在放出一定電量後兩端電壓變化劇烈，而三元電池兩端電壓的下降則較為平緩。除此之外，三元電池的放電平台和比容量均高于磷酸鐵锂電池，故可得出重要結論，即三元電池的能量密度高于磷酸鐵锂電池。

電動汽車充電時間較長是目前制約其發展的一大原因，追根溯源其與動力電池的充電性能息息相關。故本文對不同倍率的充電性能進行研究，選取三種倍率（電流）：1/3C 、1C，充電至電池所對應的電壓上限後轉為恒壓充電，直至截至電流，充電過程結束後，靜置電池 1h。

試驗結果表明：兩種電池在三種不同充電倍率下的電量基本相同，随着充電倍率（電流）的增大，恒流充電階段占總時間和總充電容量的比重有所下降。在 1C 充電倍率時，磷酸鐵锂電池充電時間為 1.4h，遠低于三元電池的 2.3h，說明磷酸鐵锂電池具有較好的快速充電特性，三元材料則相對較弱。

根據GB/Z18333.1-2001 《電動道路車輛用锂離子蓄電池》以及國際電工委員會（IEC）制訂的相關标準，設計锂離子電池循環壽命的測定方法。為縮短試驗測定時間，在實際過程中常采用快速檢測法，即以某一大電流恒流充電至電壓上限，轉用恒壓充電，直至電流降至定值停止充電；擱置10~30min；以相同電流放電至終止條件；擱置 10~30min；重複上述過程，連續循環一定次數或電池容量衰減到一定程度。

試驗結果表明：經過相同循環次數的充放電測試後，磷酸鐵锂電池的容量保持率高于三元電池，即說明磷酸鐵锂電池的循環穩定性更佳，相應的使用壽命也就越長。

锂離子電池外特性對環境條件較為敏感，尤其易受環境溫度影響，低溫條件下續航裡程容易大幅下降。本文對比磷酸鐵锂電池（參見2018年《輕工科技》謝金紅、吳小蘭寫的《電動汽車锂離子電池溫度性能研究》）和三元锂電池（參見2016年《機電一體化》楊瑩瑩、魏學哲、劉耀鋒《車用锂離子電池低溫性能研究》）的高低溫放電特性，分析兩者在-20℃、20℃、65℃下的放電性能。

實驗結果表明：兩種電池放電特性受溫度影響基本一緻。在相同放電倍率下，環境溫度越低，電池的放電容量（時間）越小，電池平台電壓越低，開始放電時電壓下降的也就越多，這就使得電池的平均電壓降低。相比于磷酸鐵锂電池，三元锂電池在低溫環境下的放電表現相對穩定，具有更高的放電容量和能量保持率；但磷酸鐵锂電池在高溫下卻顯得更為可靠，放電容量和能量保持率超負荷較少，安全性相對較好。所以兩者在高低溫放熱表現上各有利弊。

電動汽車要求動力電池能夠在充電後擱置較長一段時間内電量維持在較高的水平，故電池的荷電保持能力也是衡量電池性能的重要指标之一。

對磷酸鐵锂和三元材料電池分别進行常溫和高溫的荷電保持能力測試，常溫的測試方法為在常溫（20℃）下保持 30 天，高溫的測試方法為在 55℃ 環境溫度下保持 7 天，之後使用 0.3C 倍率的電流放電。

實驗結果表明：磷酸鐵锂電池在常溫下的荷電保持能力要略好于三元材料的電池；但在高溫下，三元材料電池的荷電保持能力要更優于前者。綜合來看，兩種材料的電池的常溫、高溫荷電保持能力均高于 95％，說明其自放電率低，均滿足電動車的使用要求。

綜合以上分析可得，三元電池放電平台電壓顯著高于磷酸鐵锂電池，使車輛具有較強的動力性，即大電流放電能力，并且放電平台的存在可延長放電時間，所以适用于對加速性、爬坡性要求較高的車型，例如越野車、運動型轎車。

從能量密度來看，三元電池更優，故适用于城市公交，可在停站期間進行短時間大電流充電，滿足站距之間的能量需求即可；三元電池還可用于中、重型貨車， 滿足較長時間的運行需求。

在快充性能上磷酸鐵锂電池更好，故其可用于城市公交、出租車一類的營運車輛上，在駕駛員休息間隙可進行快充，保證運行時間；三元電池可用于家用乘用車，即保證日間通勤期間的需求，夜晚可進行充電。磷酸鐵锂電池循環壽命優于三元電池，故其可用于使用頻率較多的車輛，例如城市公交、出租車等營運車輛，可保證電池使用周期，避免更換電池帶來的高昂成本。

從高低溫的放電特性來看，三元锂電池在低溫下的放電表現更為穩定，更适合在低溫環境下工作，故三元锂電池更适合特種作業的專用車，而磷酸鐵鋁電池的适用範圍相對較窄，在諸如東北地區的低溫條件下使用會發生故障。兩種電池的荷電保持能力都較高，在長期靜置後仍然能夠保證較高的續航裡程需求，在适用車輛上并無較大區分。

所以，從五菱宏光 mini EV 的定位上來看，性能不高、沒有快速達到 100km/h 的能力、支持插座頻繁充電，高溫下穩定的特性，如此看來估計磷酸鐵锂電池更為合适。

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