前面的文章中我們?yōu)榇蠹液唵谓榻B了電動汽車的驅(qū)動電機的幾種不同形式，但是其實制約電動汽車發(fā)展的核心并非電機，而是電池。電池的容量決定了巡航里程、充電時間這些用戶體驗最重要的部分。當然，從汽車這個工業(yè)產(chǎn)品角度看，決定動力電池的維度又要多好幾個，比如安全性、能量密度、單體標稱電壓、使用壽命、應用成本、低溫衰減能力等等，在這方面國際與國內(nèi)都有嚴格的標準，能夠上市銷售的車型肯定首先要達標。

相信很多關注電動汽車的朋友對于三元鋰電池不會陌生，大名鼎鼎的特斯拉采用的就是這種電池。而國內(nèi)的電池巨頭比亞迪在過去很長一段時間內(nèi)一直采用的是磷酸鐵鋰電池，在今年下半年則宣布也將重點發(fā)展三元鋰電池。那么，到底什么是三元鋰電池？它為什么會突然成為動力電池的寵兒呢？

三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰（Li（NiCoMn）O2）三元正極材料的鋰電池，三元復合正極材料前驅(qū)體產(chǎn)品，是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,里面鎳鈷錳的比例可以根據(jù)實際需要調(diào)整。

安全性是重中之重

三元鋰電池的特點是能量密度大，電壓更高，所以同樣重量的電池組電池容量更大，車子跑的距離也就更遠，速度也能更快。但是其弱點在于穩(wěn)點性較差，如果內(nèi)部短路或是正極材料遇水，都會有明火產(chǎn)生。所以一般18650電池都會有一層鋼殼保護，由于特斯拉的電池組是由7000塊左右的18650電池組合而成，所以，雖然特斯拉給電池組進行了全方位的保護，但是在極端的碰撞事故中，起火隱患還是有的。

之所以這樣，原因是兩種材料在到達一定溫度時發(fā)生分解，三元鋰材料會在更低的200度左右發(fā)生分解，而磷酸鐵鋰材料是在800度左右。并且三元鋰材料的化學反映更加劇烈，會釋放氧分子，在高溫作用下電解液迅速燃燒，發(fā)生連鎖反應。說簡單點，就是三元鋰材料比磷酸鐵鋰材料更容易著火。不過需要注意的是，我們提到的是材料，而不是已經(jīng)成為成品的電池。

磷酸鐵鋰電池則要穩(wěn)定許多，電池板就算是穿刺、短路也不會爆炸燃燒，遭到350℃的高溫也不會起火（三元鋰電池在180-250℃就扛不住了）。所以在安全性能上，磷酸鐵鋰電池略勝一籌。

正因為三元鋰材料有這樣的安全隱患，所以廠商也在努力往抑制產(chǎn)生事故的方向走。根據(jù)三元鋰材料容易熱解的特性，廠商在過充保護（OVP）、過放保護（UVP）、過溫保護（OTP）、過流保護（OCP）這幾個環(huán)節(jié)上都會下不少的功夫。特斯拉之所以對于安全性有信心，就是因為它有一整套電池管理系統(tǒng)，能夠?qū)⒒钚愿叩娜囯姵毓芾淼馗?。當然，伴隨著越來越多的電池企業(yè)、車企還有專業(yè)的電池管理企業(yè)在這個領域的不斷研發(fā)，更多的企業(yè)也能做到優(yōu)秀的電池管理，將安全性大大提升。

能量密度是核心要素

能量密度（Energydensity）是指在一定的空間或質(zhì)量物質(zhì)中儲存能量的大小。電池的能量密度也就是電池平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能。電池能量密度=電池容量×放電平臺/電池厚度/電池寬度/電池長度，基本單位為Wh/kg（瓦時/千克）。電池的能量密度越大，單位體積內(nèi)存儲的電量越多。

比亞迪磷酸鐵鋰電池的單體能量密度為150Wh/kg，比亞迪三元鋰電池能量密度則達到了200Wh/kg?？梢钥闯?，三元鋰材料比磷酸鐵鋰的優(yōu)勢還是很明顯的。深圳另外一家電池企業(yè)比克電池的三元材料動力電池單體電芯能量密度近220Wh/kg，在行業(yè)內(nèi)算是比較高的。

在這里，不得不說國家政策對于行業(yè)的指導性也是非常明確。2017年3月1日，中央四部委印發(fā)了《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》通知，明確指出了“將提高電池比能量作為今后的重點發(fā)展目標之一”。

以下三點為重點：

1.到2020年，鋰離子動力電池單體比能量大于300Wh/kg；系統(tǒng)比能量爭取達到260Wh/kg；成本小于1元/瓦時；使用環(huán)境達-30℃到55℃；具備3C充電能力。

2.到2025年，單體比能量達500Wh/kg。

3.力爭實現(xiàn)單體電池350Wh/kg、系統(tǒng)260Wh/kg的鋰離子電池產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化和整車應用。

事實上，正是由于這個發(fā)展方向，三元鋰電池的春天才算是真正到來，因為磷酸鐵鋰在單體能量密度上可以突破的空間不大，而三元鋰電池的潛力則還未充分挖掘出來。

關于電池壽命的問題

三元鋰電池的理論壽命是2000次充放電循環(huán)，但在實際使用中，當進行900次的充放電循環(huán)后，電池容量就基本衰減到了55%。也就是說充滿電只能跑原來里程的一半。但如果每次電池充放電都控制在0%-50%或者25%-75%的循環(huán)中工作，即使經(jīng)過3000次的充放電循環(huán)，電池容量基本還能能夠保持在70%左右。但這同樣需要優(yōu)秀的電池管理系統(tǒng)。

磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命也在2000次以上，標準充電（5小時率）使用，可達到2000次的循環(huán)性。不過，磷酸鐵鋰電池有一個致命的缺點，那就是低溫性能較差，即使將其納米化和碳包覆也沒有解決這一問題。研究表明，一塊容量為3500mAh的電池，如果在-10℃的環(huán)境中工作，經(jīng)過不到100次的充放電循環(huán)，電量將急劇衰減至500mAh，基本就報廢了。所以在北方，這種電池的工況實在是讓人擔憂的。

小電評：

三元鋰電池這個名稱很響亮，但具體的內(nèi)容恐怕很多朋友并不清晰，需要留意下。三元正極材料在電池比能量、比功率、大倍率充電、低溫性能等方面有優(yōu)勢，循環(huán)性能方面則是磷酸鐵鋰更好，但在寒冷環(huán)境中又變得更差。安全方面，磷酸鐵鋰本來是最理想的，但是三元鋰的不斷加強的電池管理技術加持下，逐漸得到提高。

由此我們明白，在商用車領域，如大巴車，空間較大，對電池比能量和比功率要求相對較低，可選擇磷酸鐵鋰材料電池，發(fā)揮其循環(huán)性能好的特性。而轎車空間有限，電池用量小，則選用高比能量與高比功率三元材料電池更為合適。從適應政策的角度看，未來的能量密度要求更高，三元鋰電池的潛力將得到更大的發(fā)揮。