三元锂电池怕热，磷酸铁锂电池怕冷。这背后的原因是TA决定的！
同时，时间到了2020年底，随着气温的持续下降，北方很多电动车车主开始在网上吐槽冬季续航衰减、充电速度慢等用车问题。其中，磷酸铁锂电池电动车在低温环境下的表现让很多电动车车主苦不堪言。
可见三元锂电池和磷酸铁锂电池都有各自的优缺点，无法说哪个电池好哪个电池不好。那么这背后的原因是什么，导致了他们不同的表现呢？今天我们好好谈一谈。
动力电池中，磷酸铁锂电池和三元锂电池是最常用的两种锂离子电池，它们的区别只是在正极材料的选择上。三元锂电池正极材料为镍钴锰(NCM)或镍钴铝(NCA)，磷酸铁锂电池正极材料为磷酸亚铁锂。正是因为正极材料的不同，所以有着不同的命运。
不管用哪种材料做正极，电池的本质还是化学反应，化学元素的特性是与生俱来的，不会因为你把电池做成长方形或者圆柱形而改变。
稳定可靠的磷酸亚铁锂。
不管用哪种材料做正极，电池的本质还是化学反应，化学元素的特性是与生俱来的，不会因为你把电池做成长方形或者圆柱形而改变。首先，从化学角度来说，磷酸亚铁锂是典型的正交晶系。每个晶胞包含四个单元，一个八面体FeO4和一个具有两个八面体LiO6***边的四面体PO4，以及另一个具有两个八面体LiO6***边的四面体PO4。这种结构使得锂离子在充放电过程中能够自由移动。
优势:
同时，高中化学的知识告诉我们，磷酸亚铁锂中P-O***价键的键能很大，所以非常稳定，不容易分解，在高温或过充的情况下，其结构也不会坍塌。正因为其结构难以被破坏，价键另一端的氧原子才会老实，难以被氧化释放。
因此，磷酸亚铁锂具有良好的耐高温性能。基本上温度达到500℃左右，P-O***的价键不会断裂，会放出氧气(磷酸铁锂电池充满电后，热分解需要700℃左右)。这就解释了为什么基于磷酸亚铁锂的刀片电池在针刺后没有自燃。
其次，锂离子脱嵌时，磷酸亚铁锂材料的晶体不会发生重排，因此具有良好的可逆性和可回收性。这一特性使得能量型磷酸铁锂电池的循环寿命长达3000-4000次，倍率型磷酸铁锂电池的循环寿命甚至可以达到数万次。
缺点:
磷酸亚铁锂的电导率低，是因为其相邻的FeO6八面体是通过* * *顶点连接的。同时，三维网状橄榄石结构的磷酸亚铁锂形成一维锂离子传输通道，限制了锂离子的扩散，因此其充放电效率受到影响。低温下材料活性降低，可移动锂离子数量减少，所以磷酸亚铁锂在低温下表现不佳。
此外，与三元材料相比，磷酸亚铁锂材料的放电比容量更低，平均电压更低，因此磷酸铁锂电池的质量比能量普遍低于三元锂电池。另外，由于磷酸亚铁锂颗粒不致密，其振实密度和压实密度较低(磷酸亚铁锂极片的压实密度约为2.3-2.4g/cm？而三元极片可以达到3.3-3.5？克/厘米？)。所以通俗的说，在同样的体积条件下，磷酸亚铁锂装的少，自然容量就小，能量密度就低。而且实际上业内* * *的知识是，磷酸亚铁锂本身的能量密度已经到了天花板，不可能继续大幅上行。
高密度但怕热的三元锂
三元锂电池的负极材料为镍-钴-锰(NCM)或镍-钴-铝(NCA)。对于最常见的三元锂电池来说，它是由镍盐、钴盐和锰盐按一定比例组成，每种元素都起着重要的作用，而每种元素的特性也制约着电池的性能。
NCM具有类似LiCoO2的α-NaFeO2层状岩盐结构，属于六方晶系和空间点群。R3m .从下图1可以看出，在格中？李主要占？3a位置，o被占？6c位，成型？MO6八面体结构，其中Ni、Co、Mn无序占据3b位置，整个晶体可以看作是由[MO6]八面体层和[LiO6]八面体层交替堆叠而成，非常适合锂离子的插入和抽出。
Ni2+(0.069？nm)？用什么？李+(0.076？nm)的半径接近，Ni2+很容易进入填隙晶片占据。李+？3a位置，而Li+进入主晶圆占据它？3b，发生阳离子混合(如下图2所示)，导致电池参数？a增加。你在线吗？李楼？Ni2+半径小于？Li+，它会降低晶圆的厚度，氧化成？Ni3+还是？Ni4+，造成片间空间局部塌陷，增加放电过程？Li+离子注入困难，降低了材料的可逆容量。
然后呢。当Li+进入过渡金属层时，主晶片的厚度会变大，难以脱嵌，使材料的电化学性能变差。因此，间隔层的厚度越小，Li+重新嵌入的难度越大。离子混合的程度是否可用？c/a？价值总和？I(003)/I(104)刻画，当C/A >时；4.9和I(003)/I(104)>在1.2，混合度低。
总的来说，钴(Co)可以使锂离子脱嵌更容易，提高材料的导电性，改善放电循环性能，但过高的Co含量会导致成本更高，性价比低。镍(Ni)可以提高材料的可逆容量，但如果其含量过高，材料的循环性能会变差。锰(Mn)可以提高材料的安全性和稳定性，含量过高会降低材料的克容量。
优势:
有了锰强大的结构支撑(三元材料结构不易坍塌)和镍对正极材料能量的提升，三元材料比同体积的磷酸亚铁锂拥有更多的电。
此外，三元材料的另一个突出优势在于低温性能。客观来说，是磷酸亚铁锂的性能不佳凸显了三元材料的低温性能。由于磷酸亚铁锂PO4的极性太强，对Li的结合量大，扩散系数低。三元材料没有这个问题，低温下充放电受影响较小。
缺点:
当然三元材料也有自己的缺点。三种元素本身不耐高温，极端情况下会释放氧分子。同时，它们的循环寿命也与磷酸亚铁锂不同，说明三元材料并不是包罗万象的。热稳定性确实是三元材料的一个痛点，元素结构使其较少束缚氧，这就需要在后天的电池设计中特别注意这个弱点，就像车辆的保险杠一样。
嘿，电气总结:
“补贴退坡”的因素倒逼新能源车企降低成本盈利，也让磷酸铁锂电池重回大家的视野。磷酸铁锂电池的使用并不是技术上的倒退，因为它和三元锂电池的关系就像自吸和涡轮发动机。两者没有区别，只是应用场景不同。
未来磷酸铁锂电池和三元锂电池会根据车型的定位产生一个分水岭。为了平衡续航里程和售价，磷酸亚铁锂将在低端产品中逐渐复兴和复苏。相反，高端产品要考虑更多的使用场景和性能，三元锂电池也将是主流的动力电池技术。
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