一文了解磷酸铁锂电池和三元锂电池的区别

近些年新能源汽车加速发展，目前电动汽车有两个主流的电池技术：磷酸铁锂电池和三元锂电池。在 2014 年起步阶段，磷酸铁锂占市场份额 82%，2019 年因政策补贴等因素，高能量密度的三元锂装机量达到 62%，随着政策环境等变化，2022 年 9 月磷酸铁锂装机量达到 20400.3MWh，占比超过 60%，逐渐赢回动力电池市场。两种技术因其自身性能特点，在变化的市场环境中相互竞争发展。

PART.01

磷酸铁锂电池

磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂（LiFePO4）作为正极材料的锂离子电池，一般不含贵重金属元素（比如钴），电池成本相对较低，在当下原材料成本高涨的情况下，越来越多的电池厂家选择磷酸铁锂。另外磷酸铁锂电池具有热失控温度高、热稳定性好等特点，也越来越受到消费者的青睐。

磷酸铁锂 SEM 图（放大倍数：20,000X）

磷酸铁锂的缺点是导电性差、低温性能差且容量较低，一般从包碳、调控颗粒粒径和掺杂改性等方法提高其性能。在磷酸铁锂电池的电量已经接近理论极值时，磷酸铁锂开始向磷酸锰铁锂发展。

磷酸锰铁锂 SEM 图（放大倍数：20,000X）

磷酸锰铁锂相较磷酸铁锂，低温下容量保持率更高，能量密度提高 15%-20%。且较三元锂仍具有安全性优势，同时成本低于三元锂电池。

PART.02

三元锂电池

三元锂电池是指使用镍钴锰酸锂（(NCM）或镍钴铝酸锂（NCA）三元复合材料为正极材料的电池。三元锂电池具有能量密度高、充放电效率高、耐低温的优点。同时价格昂贵、安全性较差是三元锂电池的主要短板。

随着对电动车续航能力要求的提升，三元锂电池逐渐向高镍及中镍高压发展。高镍一般指 Li (NiaCobMnc) O2 a+b+c=1 中 Ni 元素含量较高，如原子比 Ni:Co:Mn=8:1:1。

高镍使电池的能量密度的提升，减少贵金属 Co 的用量，但实际应用中，发现电池的容量保持能力和热稳定性明显下滑。

NCM523 SEM 图 (放大倍数：10,000X)

NCM811 SEM 图 (放大倍数：10,000X)

高镍三元离子研磨处理后的断面 SEM 图

高镍极片失效 SEM 图

锂电池失效的常见原因之一是内部有微裂纹的产生，当 Ni 含量越高，材料结构稳定性变差，极易形成微裂纹，裂纹会造成正极材料的热稳定性和循环稳定性同时降低。上图为高镍材料循环失效的离子研磨断面照片，可以清晰看出内部裂纹。

在动力电池发展过程中，受政策变动、市场环境、客户需求以及电池技术进步的多重影响，两种技术因其自身优缺点和技术的不断更新，仍处于一个动态发展过程，期间也会有更多新型电池和技术不断涌现。