【承平洋汽车网工夫频道】正在比亚迪e6用超龟龄命校服深圳出租车界的遥远年代，“铁电池”成为了一个经办省钱、耐用、安适性情的动力电池标签。跟着三元锂电池的任性进击，磷酸铁锂电池的存在空间被压缩，直至CTP工夫反杀回沙场。

　　跟着汉EV、Model 3和P7等主流车型开头安置磷酸铁锂电池，“铁电池”这一役，势必精粹纷呈。

　　本年98岁高龄的“足够好先生”约翰班尼斯特古迪纳夫（John Bannister Goodenough），原本从54岁才开头研发电池。古迪纳夫博士是锂电池界限最大的元勋，三大锂电池正极资料（钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂）都是他指导的团队寻找来的。

　　德州大学的古迪纳夫老师是公认的最早行使磷酸铁锂筑造锂离子正极资料的商讨者，其团队正在1997年报道了LiFePO4这种新型橄榄石机闭嵌入与脱出锂的可逆性，并透露新的磷酸铁锂配方物料更低廉且境遇污染更少。

　　此中要证据的是，LiFePO4是LiMPO4（含锂磷酸盐）的此中一种，此中M能够是Fe、Co、Mn、Ti，LFP则是的LiFePO4简写。

　　现在咱们正正在应用的磷酸铁锂配方电池，全称磷酸铁锂锂离子电池，属于锂离子电池的一种。正极即是上文提到的LiFePO4，可见磷酸铁锂的厉重反响机理是由正极定夺的，因此定名源于正极资料。

　　目前LFP材质有较差的导电性和较低的锂离子扩散系数，是以学界继续正在行使各自宗旨攻下这些困难，囊括应用纳米级资料或者引入新型导电剂来提拔导电机能，提拔可逆电容量等等。

　　LFP材质目前最大的上风正在于不应用钴，是一种真正的“无钴”锂离子电池（空话，同理荷兰豆也是一款无荤的地道素菜）。因为钴的产能鸠集正在非洲，价值受国际步地影响的颠簸特殊大，之前一忽儿涨到了60万/吨。

　　题目是，LFP材质与生俱来的优劣势也过度彰着了，消费者们应当也很清爽市道上最长续航的纯电动乘用车必定不是LFP而是NCM，而污名昭著的自燃之王高镍NCM正在安适性上面底子不是LFP的敌手。

　　磷酸铁锂LFP与三元锂NCM的道途之争，将正在接下来很长一段时刻愈演愈烈。

　　此前笔者写过一篇《电池分类与定名大全》，举动《电池商讨院》栏目标学问目次，此中提到过磷酸铁锂配方的少许简述，这日来聊聊工夫细节。

　　以NCM三元锂为例，普通锂离子动力电池的标称电压正在3.7V旁边，任务电压界限宽达3.0-4.2V，因此BMS会比拟好操作，SOC监控相对精准。

　　换成磷酸铁锂配方之后，标称电压低浸至3.2V，任务电压界限正在3.0-3.3V之间，充电的终止电压惟有3.6V旁边。

　　这就意味着，磷酸铁锂电池的电压比其他锂离子电池要低，况且任务电压界限比拟窄，充放电弧线特殊平缓，SOC监测无误度很低，电压继续都正在3.2V旁边因此很难监测出此时毕竟是多高的SOC。

　　磷酸铁锂的BMS会正在前后两头电压界限留有更大的裕量提防过充过放，这也酿成多半磷酸铁锂电动汽车的车主也能感触到续航值监测禁绝、电量不多的题目。

　　目前学界已有少许办理计划来应对磷酸铁锂电池充放电弧线过于平缓而导致SOC禁绝的题目，例如重庆邮电大学的学者就提出了基于遗传算法的径向基函数神经收集来预测磷酸铁锂电池SOC，这种形式具备更强的适当才干，是以结果特别精准和不变。

　　正在此前工夫受限的情景下，磷酸铁锂配方的最佳充电率正在0.5C-1.5C之间，属于比拟低的充电速率。

　　宁德时期正在2019年传播，正正在研发一种新的磷酸铁锂电池工夫，正在负极石墨的表观行使“速离子环”工夫让石墨机闭兼具超等速充和高能量密度的性情，石墨层扩大锂离子嵌入速率后能够到达4C-5C的超等速充才干，相当于15分钟实现厉重的充电进程。然而，现正在这种工夫尚未量产，现在市道上的磷酸铁锂电池拼速充机能简直不如三元锂。

　　说完充电率，再来说放电率。磷酸铁锂电池电池的平常任务放电率为2C旁边，表面最大放电率能够到10C（现实上不会用到这么尽，有机闭损坏的危害），算是很猛的。

　　下图数据可见，实线C放电，若应用最下方虚线C放电倍率，放电容量低落幅度惟有5%旁边，注解磷酸铁锂电池正在高倍率下照旧能够有不错的放电机能，造高机能电动车没题目。

　　能量密度继续都是磷酸铁锂配方电池的大软肋，正在大型公交车上通常使用的原由便是由于商用车不缺结构空间，能容得型、重量都颇为“巨大”的磷酸铁锂电池。

　　正在5年前旁边，磷酸铁锂电池的单体能量密度惟有150Wh/kg旁边，成组之后的整包能量密度惟有100Wh/kg旁边（200Wh/L旁边的体积比能量）。

　　业界继续传播磷酸铁锂配方电池的表面最高能量密度惟有175Wh/kg，这是整包的数据，蕴涵BMS和模组机闭的重量。

　　迩来两年，由于比亚迪发动从头刮起了磷酸铁锂配方高潮，各大厉重的动力电池企业都正在刷“喜报”，也即是底子没有量产化但对股民“很有帮帮”的奋起音讯，此中国轩高科正在2020年头传播研发出整包能量密度高达160Wh/kg的磷酸铁锂配方电池包（单体超200Wh/kg），宁德时期的是161.29Wh/kg，四川绿鑫惟有147.25Wh/kg，亿纬锂能、亿鹏能源、安驰新能源三家的整包能量密度都正在150Wh/kg旁边。

　　宁德时期透露，通过对磷酸铁锂资料系统机能的深度发掘，异日不妨将单体的能量密度提拔至230Wh/kg。只然而，现在宁德时期供给给特斯拉Model 3（圭表续航升级版）的磷酸铁锂电池，整包能量密度还惟有125Wh/kg，续航为468km，这个倒不低，电耗惟有12.6kWh/100km。

　　为了然决磷酸铁锂配方与生俱来的低能量密度题目，正在单体能量密度无法赢得革命性打破的条件下，必需对模组机闭举办刷新，比亚迪就整出了自家的CTP（Cell to Pack）工夫，直接省去了模组和一大堆统造模块，把长条形的“刀片电池”（单体Cell）直接安置到电池包（整包Pack）当中，电池包体积行使率能够提拔20%旁边，整包能量密度与整车续航才干也大幅度提拔20%-30%。

　　磷酸铁锂敢用CTP工夫的条件是单体电池自身的安适机能远远优于三元锂配方，因此省去了模组级其它机闭庇护也不会有大题目，然而单体电池自身的框架强度须要增强。

　　由于续航上的前进，以及筑筑本钱上的低浸（厉重原由），目前主流的电池供应商都正在做磷酸铁锂配方的CTP工夫，接踵让模组机闭成为史册。

　　其它，磷酸铁锂电池正在能量密度上的提拔，还能够正在剩下的一年半国度新能源补贴期内获取最终一批补贴。

　　正在工夫不行熟的年代，磷酸铁锂电池的轮回寿命惟有500次旁边，大电流充放电（1C充/5C放）的轮回寿命为300次旁边。

　　正在7年前，有几家汽车媒体也曾给一台跑了50万公里的比亚迪e6深圳出租车（标称续航300km）做过续航测试，测出来的现实续航里程照旧挺硬核的。

　　今朝，磷酸铁锂电池的整包轮回寿命每每都有2000次乃至更多，有些实践室的1C轮回寿命能够到达3500-5000次，宁德时期正在2019年更是宣布了能够轮回12000次的磷酸铁锂储能电池产物。

　　磷酸铁锂的另一个紧要的特质便是低温机能不佳，特殊的不佳，北方车主叫苦不迭。

　　磷酸铁锂电池的任务温度界限为-20℃至75℃，有些磷酸铁锂电动汽车一朝来到0℃以下的境遇温度就有启动疾苦的危害，若正在-20℃的表部温度下，磷酸铁锂电池的放电容量只相当于25℃时的38%旁边，我就问你还敢不敢开暖气

　　由于低温机能不佳，因此磷酸铁锂电池的热执掌体系变得尤为紧要，最高效劳的体例是采用PTC电阻来给电池包加热。固然会破费必定的电量，但也好过由于低温导致内部活性物质电化学机能大幅低浸带来的续航锐减题目必威电竞。

　　磷酸铁锂电池正极的导电性自身就不佳，正在低温境遇下更是容易爆发极化，电解液粘度扩大并扩大锂离子的迁徙阻抗，导致电池内部机闭的崩塌，电池损坏。

　　由于磷酸铁锂天分的低温机能不佳题目，中国乃至产生了“北三元 南铁锂”的物业结构，当然另一个紧要的方面是南派比亚迪与北派松下LG的物业话语权之争、

　　之前磷酸铁锂版本的特斯拉Model 3正在北方就碰到了静置后掉电急急的题目，办理计划是特斯拉提议用户一周充满一次，帮帮特斯拉磷酸铁锂电池BMS体系堆集北方地域的用户数据，更高的数据量能够带来更精准的SOC监测才干。等等，这玩意没标定实现就上市明了后等用户数据OTA完备？

　　之前有自媒体做过一个撒播度很广的穿刺试验，软性给比亚迪磷酸铁锂电池打安适性告白，把宁德时期逼得出来说胡话（哎呀原本穿刺没代表性啊）。

　　笔者此前不才文中提到过，正在稠密热失控的原由当中，穿刺是最不讲武德的物理攻击，将一根导体（例如直径3mm钢针）插入动力电池中，正负极直接短途，热失控速率超速，简直是刹那就开头对表喷射火焰。

　　穿刺的机理是内部短途，这种境况就像潜水艇正在水下被物理击穿，除了全员阵亡除表就没啥其他不妨性了。

　　自2021年1月1日践诺的动力电池安适新国标GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安适央求》，并未引入穿刺试验，现有的试验则分为几类，此中电池单体举办过放电、过充电、表部短途、加热、温度轮回、挤压试验，电池包或体系举办振动、模仿碰撞蓄电池、挤压、湿热轮回、浸水、热不变性、温度抨击必威电竞、盐雾、高海拔、过温庇护、过流庇护、表部短途庇护、过充电庇护过放电庇护试验。

　　固然没有强造央求穿刺试验，但正在统一份国标当中有几份增加条件，此中囊括“央求电池单体爆发烧失控之后，电池体系5分钟内不起火不爆炸，为乘员预留安适逃生时刻”，条件践诺时刻同样是2021年1月1日。

　　也即是说：我不管你能不行通过最粗暴的物理击穿，归正你得让驾乘职员有5分钟逃离时刻。为什么下个车就要5分钟呢？由于有些事变会让车体变形，你得给消防官兵留足时刻剪开车体救人。

　　团体而言，LiFePO4阻挡易判辨，P-O键很安定，阻挡易析氧，判辨温度高达600℃，而三元锂电池正在200℃就会判辨，因此磷酸铁锂是安适机能特殊高的一种配方，假使烧起来了，火烧连营的伸张速率比三元锂慢良多，逃生时刻大大扩大。

　　其它，固然磷酸铁锂电池过充照旧会热失控，但热失控的阈值比其他锂离子电池要高良多，而正在0电压的极限形态下存储30天不会有太过毁伤，三元锂动力电池正在0电压下长远存储会有显露危害与内部化学物质损坏危害。

　　电池印象效应，指的因电池纷歧律放电而导致容量低浸的景象。业界普及以为磷酸铁锂配方电池没有印象效应，但近年有一面商讨集体以为磷酸铁锂同样有必定印象效应，只是并不彰着。

　　然而由于任务电压界限过幼的题目，厂家普通都邑把磷酸铁锂的可用容量界限标定得窄一点，也不提议用户时常过充过放，固然磷酸铁锂电池的过放耐受才干彰着强于三元锂。

　　由于正极资料不含高价的钴Co，不须要承担国际商业危害，因此磷酸铁锂电池的团体本钱比三元锂电池低了一截，安适机能极佳的性情也让电控难度低浸了。

　　然而因为磷酸铁锂工艺不不变，造品率较低，单体电池相似性差，因此早起来是挺有门槛的。

　　目前国内磷酸铁锂电池的厉更临蓐商家有比亚迪、宁德时期、国轩高科、江苏时期、弗迪、瑞普、比克、力神、万向等等。

　　拿一份2020年12月的采购数据来比较映现，NCM811三元锂电池的整包采购均价正在985元/kWh，而LFP磷酸铁锂电池的整包采购均价正在0.795元/kWh，是以应用磷酸铁锂电池约莫能够节流19%旁边的本钱。

　　然而因为磷酸铁锂电池里头没什么珍奇金属可接受，因此接受价值有点不胜入目

　　综上所述，磷酸铁锂电池的中枢上风是价值低廉、安适机能好、轮回寿命长，劣势正在于低温机能差、能量密度低。

　　纯电动乘用车的高压电池包现实上是很难结构的，大师都认为“放正在车底”便是办理计划，题目是大师浮现早期的土法油改电坐起来都很难受了对吧？

　　由于老款的高压电池包往往有200mm乃至更高的厚度，会急急并吞车内空间，把前后两排座椅的高度大大提拔了，旅客坐姿又直又顶头，车底再有电池包下缘的隆起，碰上锐利的石头之后有必定概率被开膛，接下来即是热失控自燃。

　　磷酸铁锂电池最大的题目是能量密度不高，因此体积和重量都是潜正在的题目。正在此前的土法油改电时期，过高的电池包整包高度会让车辆适意性与安适性大打扣头，今朝的定造化时期，磷酸铁锂电池的整包厚度大大压缩了，咱们坐进去汉EV车内就会浮现，原本空间适意性跟一律级汽油车基础没区别了。

　　今朝越来越多新上市的纯电动乘用车换装了磷酸铁锂电池，例如幼鹏P7磷酸铁锂版、幼鹏G3磷酸铁锂版、特斯拉Model 3磷酸铁锂版、比亚迪汉EV、2020款上汽荣威Ei5、2020款北汽新能源EU5、长安欧尚科尚EV、长安欧尚X7 EV、春风启辰D60 EV、2021款春风风神E70磷酸铁锂版等。

　　正在2016年之前，中国国内临蓐的插电式搀杂动力车型，高压动力电池以磷酸铁锂为主，比例高达7成，随后这个高比例陆续下滑，被能量密度高得多的三元锂抢占了商场份额。

　　由于插电式搀杂动力乘用车动力电池包的“任务压力”远没有纯电动车的高，不必老是过充过放，动力输出也厉重依附内燃机，而磷酸铁锂电池的能量密度近年提拔疾速，正在空间极为急切的插混车上也能挤得进去，思量到价值省钱和安适口碑好，陆续提拔装置率是必定事项了。

　　现在活泼着的磷酸铁锂电池PHEV车型有比亚迪秦Plus DM、比亚迪宋MAX DM、比亚迪宋Pro DM、荣威eRX5 PHEV、荣威ei6 PHEV、名爵MG6 PHEV等等，数目远不如三元锂必威电竞，然而比例简直正在扩大。

　　公交车、轻型客车/货车、矿车等纯电动商用车辆，对动力电池包的体积和重量并不敏锐，对动力电池包的价值、轮回寿命、每公里能耗本钱更为敏锐，是以磷酸铁锂是比三元锂特别合意的挑选，商场占比正在60%旁边。

　　最闻名的磷酸铁锂电池商用车产物要数比亚迪临蓐的K9电动大巴蓄电池，仍旧出口到了59个国度，速充3幼时能够续航250公里，轮回寿命长达4000个轮回。

　　其它，插电式搀杂动力商用车也更加爱好用磷酸铁锂电池，终究电池采购价值比拟三元锂省钱不少，而商用车的电池容量大到有点可骇。

　　正在10年前旁边，笔者还正在念书的年代，铅酸电池继续都是两轮电动车储能装配的霸主，厥后锂离子电池价值大降、机能激增，以幼牛为代表的高端两轮电动车产物开头推向商场，锂离子电池成为主角。

　　随后，表卖平台与共享电单车平台的饱起，让两轮电动车的低压动力电池商场取得了催化，而三元锂电池的物业链最完美，是以执行得最多。

　　跟着磷酸铁锂电池的能量密度短板补齐，省钱、耐用、安适三大上风取得消费者的认同，磷酸铁锂电池正在轻型电驱车型上的通常装置也提上了日程。

　　除了表卖幼哥和共享平台的两轮电单车产物，再有高尔夫球场、电动铲车、幼区内部的明净车（咱们公司还真有一台）、电动轮椅等产物也都邑慢慢向磷酸铁锂电池伸出橄榄枝。

　　除了举动车辆的动力电池除表，磷酸铁锂电池再有良多的用处，例如用作发电站的大容量储能装置。下图的储能电站是国度电网江苏公司为了协作镇江供电收集设备的磷酸铁锂储能站（北山站）。此中北山站为10KV锂电池储能站，总投资约1.2亿，锂电池容量为16MW/32MWh，项目面积3813平米。（原料开头：中国储能网）

　　其它，磷酸铁锂电池还可用作UPS电源应用，而正在底下矿场，磷酸铁锂的高安适性取得了矿工们的疼爱，矿灯电源应用磷酸铁锂配方彰着特别安适。

　　假使你允许，把充电宝的聚集物锂离子电芯换成磷酸铁锂电芯之后，简直能够特别安适，然而由于磷酸铁锂配方的任务电压太低，因此极少厂家会选用。

　　除此除表，电钻、电锯、遥控车、遥控船等用具或玩具，都有应用磷酸铁锂电池的案例。

　　笔者第一次被磷酸铁锂电池的实战才干深受激动到，是正在4年前驾驶腾势500车型从林芝跑高速到，全程410km，走林拉高速（而非318）。

　　历来主办方弄了一个节电竞赛，让大师驾驶这台NEDC“惟有451km”的纯电动车慢腾腾地从林芝散步到，结果笔者比拟头铁，一同100km/h定速巡航跑掉了，留下他们70km/h迟缓挪。领航的油车继续正在电台喊咱们回来，开这么速到不了就要叫拖车的。

　　磷酸铁锂电池最终的归宿（出货量最大的地方）必定是动力电池，然而对动力电池本钱最敏锐的微型车、幼型车并不是这一波磷酸铁锂中兴海潮的排头兵，反而是Model 3、P7、汉EV这类型20-30万的中档产物。

　　当然这是好事，最少磷酸铁锂正在商场上的现象不再代表着低端与便宜，而是代表着牢靠与实惠。

　　依据中国汽车工业协会的官方数据，我国2019年度动力电池装车量累计63.6GWh，同比累计上升2.3%。此中，三元电池装车量累计38.9GWh，占总装车量61.1%，同比累计低落4.1%；磷酸铁锂电池装车量累计24.4GWh，占总装车量38.3%，同比累计延长20.6%，是驱动装车量团体同比上升的厉重产物。

　　跟着磷酸铁锂电池能量密度的困局慢慢办理，磷酸铁锂动力电池的出货量取得了大幅度提拔。然而，磷酸铁锂的能量密度潜力特殊有限，而目前最有生气取得工夫打破的是三元锂电池，正在高镍正极、硅负极等新工夫细节下希望取得更高的开展远景，且我国相对厚实的罕有金属矿产储量许诺中国肆意开展三元锂配方。

　　磷酸铁锂正在最合意它的界限，例如商用车、中幼型乘用车，有特殊很不错的开展空间，终究每kWh节流19%采购本钱，况且安适和寿命都远优于三元，实正在太吸引了。只是我国南北纬度跨度很大，正在北方肆意执行磷酸铁锂不太实际，正在南方则是磷酸铁锂配方的福地。

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