【平和洋汽车网工夫频道】正在比亚迪e6用超龟龄命顺服深圳出租车界的遥远年代，“铁电池”成为了一个包办低廉、耐用、平安性子的动力电池标签。跟着三元锂电池的肆意攻击，磷酸铁锂电池的生计空间被压缩，直至CTP工夫反杀回疆场。

　　跟着汉EV、Model 3和P7等主流车型起首安置磷酸铁锂电池，“铁电池”这一役，势必英华纷呈。

　　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岁才起首研发电池。古迪纳夫博士是锂电池规模最大的元勋，三大锂电池正极资料（钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂）都是他指挥的团队寻得来的。

　　德州大学的古迪纳夫教师是公认的最早愚弄磷酸铁锂修造锂离子正极资料的探究者，其团队正在1997年报道了LiFePO4这种新型橄榄石构造嵌入与脱出锂的可逆性，并表现新的磷酸铁锂配方物料更低廉且境况污染更少。

　　此中要讲明的是，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。

　　暂时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，可见磷酸铁锂的首要反映机理是由正极决心的，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，是以学界继续正在愚弄各自想法霸占这些困难，网罗应用纳米级资料或者引入新型导电剂来提拔导电职能，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）。因为钴的产能齐集正在非洲，价值受国际步地影响的动摇特地大，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太甚显着了，消费者们该当也很知晓市道上最长续航的纯电动乘用车必然不是LFP而是NCM，而恶名昭著的自燃之王高镍NCM正在平安性上面底子不是LFP的敌手。

　　磷酸铁锂LFP与三元锂NCM的门道之争，将正在接下来很长一段时期愈演愈烈。

　　此前笔者写过一篇《电池分类与定名大全》，举动《电池探究院》栏宗旨学问目次，此中提到过磷酸铁锂配方的少少简述，此日来聊聊工夫细节。

　　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把握，任务电压界限宽达3.0-4.2V，因此BMS会斗劲好操作，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，充电的终止电压只要3.6V把握。

　　这就意味着，磷酸铁锂电池的电压比其他锂离子电池要低，并且任务电压界限斗劲窄，充放电弧线特地平缓，SOC监测无误度很低，电压继续都正在3.2V把握因此很难监测出此时终究是多高的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预防过充过放，这也形成多半磷酸铁锂电动汽车的车主也能感触到续航值监测反对、电量不多的题目。

　　目前学界已有少少处置计划来应对磷酸铁锂电池充放电弧线过于平缓而导致SOC反对的题目，譬喻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搜集来预测磷酸铁锂电池SOC，这种格式具备更强的适合才智，是以结果特别精准和太平。

　　正在此前工夫受限的情形下，磷酸铁锂配方的最佳充电率正在0.5C-1.5C之间，属于斗劲低的充电速率。

　　宁德期间正在2019年扬言，正正在研发一种新的磷酸铁锂电池工夫，正在负极石墨的表貌愚弄“疾离子环”工夫让石墨构造兼具超等疾充和高能量密度的性子，石墨层添补锂离子嵌入速率后能够到达4C-5C的超等疾充才智，相当于15分钟已毕首要的充电历程。可是，现正在这种工夫尚未量产，暂时市道上的磷酸铁锂电池拼疾充职能切实不如三元锂。

　　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把握，表面最大放电率能够到10C（本质上不会用到这么尽，有构造损坏的危害），算是很猛的。

　　下图数据可见开云电竞，实线C放电，若应用最下方虚线C放电倍率，放电容量低落幅度只要5%把握，注脚磷酸铁锂电池正在高倍率下已经能够有不错的放电职能，造高职能电动车没题目。

　　能量密度继续都是磷酸铁锂配方电池的大软肋，正在大型公交车上遍及操纵的来因便是由于商用车不缺构造空间，能容得型、重量都颇为“伟岸”的磷酸铁锂电池。

　　正在5年前把握，磷酸铁锂电池的单体能量密度只要150Wh/kg把握，成组之后的整包能量密度只要100Wh/kg把握（200Wh/L把握的体积比能量）。

　　业界继续扬言磷酸铁锂配方电池的表面最高能量密度只要175Wh/kg，这是整包的数据，蕴涵BMS和模组构造的重量。

　　比来两年，由于比亚迪发动从头刮起了磷酸铁锂配方高潮，各大首要的动力电池企业都正在刷“喜报”，也便是底子没有量产化但对股民“很有帮帮”的兴奋音书，此中国轩高科正在2020岁首扬言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），宁德期间的是161.29Wh/kg，四川绿鑫只要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把握。

　　宁德期间表现，通过对磷酸铁锂资料体例职能的深度发掘，来日恐怕将单体的能量密度提拔至230Wh/kg。只能是，暂时宁德期间供给给特斯拉Model 3（法式续航升级版）的磷酸铁锂电池，整包能量密度还只要125Wh/kg，续航为468km，这个倒不低，电耗只要12.6kWh/100km。

　　为清楚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得到革命性冲破的条件下，务必对模组构造实行改革，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职掌模块，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，电池包体积愚弄率能够提拔20%把握，整包能量密度与整车续航才智也大幅度提拔20%-30%。

　　磷酸铁锂敢用CTP工夫的条件是单体电池自身的平安职能远远优于三元锂配方，因此省去了模组级另表构造庇护也不会有大题目，可是单体电池自身的框架强度须要强化。

　　由于续航上的进取，以及成立本钱上的低浸（首要来因），目前主流的电池供应商都正在做磷酸铁锂配方的CTP工夫，接踵让模组构造成为汗青。

　　别的，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结果一批补贴。

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

　　正在7年前，有几家汽车媒体已经给一台跑了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，测出来的本质续航里程依然挺硬核的。

　　而今，磷酸铁锂电池的整包轮回寿命平常都有2000次乃至更多，有些实行室的1C轮回寿命能够到达3500-5000次，宁德期间正在2019年更是宣布了能够轮回12000次的磷酸铁锂储能电池产物。

　　磷酸铁锂的另一个厉重的特点便是低温职能不佳，特地的不佳，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达到0℃以下的境况温度就有启动贫穷的危害，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%把握开云电竞，我就问你还敢不敢开暖气

　　由于低温职能不佳，因此磷酸铁锂电池的热处理体系变得尤为厉重，最逾越力的格式是采用PTC电阻来给电池包加热。固然会耗损必然的电量，但也好过由于低温导致内部活性物质电化学职能大幅低浸带来的续航锐减题目。

　　磷酸铁锂电池正极的导电性自身就不佳，正在低温境况下更是容易产生极化，电解液粘度添补并添补锂离子的迁徙阻抗，导致电池内部构造的崩塌，电池损坏。

　　由于磷酸铁锂生成的低温职能不佳题目，中国乃至展示了“北三元 南铁锂”的财富构造，当然另一个厉重的方面是南派比亚迪与北派松下LG的财富话语权之争、

　　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，处置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监测才智。等等，这玩意没标定已毕就上市了解后等用户数据OTA完整？

　　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平安性告白，把宁德期间逼得出来说胡话（哎呀原本穿刺没代表性啊）。

　　笔者此前鄙人文中提到过，正在繁多热失控的来因当中，穿刺是最不讲武德的物理攻击，将一根导体（譬喻直径3mm钢针）插入动力电池中，正负极直接短道，热失控速率超疾，险些是霎时就起首对表喷射火焰。

　　穿刺的机理是内部短道，这种情状就像潜水艇正在水下被物理击穿，除了全员殉难除表就没啥其他恐怕性了。

　　自2021年1月1日奉行的动力电池平安新国标GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池平安条件》，并未引入穿刺试验，现有的试验则分为几类，此中电池单体实行过放电、过充电、表部短道、加热、温度轮回、挤压试验，电池包或体系实行振动、模仿碰撞、挤压、湿热轮回、浸水、热太平性、温度冲锋、盐雾、高海拔、过温庇护、过流庇护、表部短道庇护、过充电庇护过放电庇护试验开云电竞。

　　固然没有强造条件穿刺试验，但正在统一份国标当中有几份添加条目，此中网罗“条件电池单体产生热失控之后，电池体系5分钟内不起火不爆炸，为乘员预留平安逃生时期”，条目奉行时期同样是2021年1月1日。

　　也即是说：我不管你能不行通过最凶恶的物理击穿，归正你得让驾乘职员有5分钟逃离时期。为什么下个车就要5分钟呢？由于有些变乱会让车体变形，你得给消防官兵留足时期剪开车体救人。

　　全部而言，LiFePO4阻挡易剖析，P-O键很平稳，阻挡易析氧蓄电池，剖析温度高达600℃，而三元锂电池正在200℃就会剖析，因此磷酸铁锂是平安职能特地高的一种配方，纵使烧起来了，火烧连营的舒展速率比三元锂慢许多，逃生时期大大添补。

　　别的，固然磷酸铁锂电池过充依然会热失控，但热失控的阈值比其他锂离子电池要高许多，而正在0电压的极限形态下存储30天不会有过分毁伤，三元锂动力电池正在0电压下永久存储会有走漏危害与内部化学物质损坏危害。

　　电池纪念效应，指的因电池不全部放电而导致容量低浸的地步。业界广泛以为磷酸铁锂配方电池没有纪念效应，但近年有部门探究集体以为磷酸铁锂同样有必然纪念效应，只是并不显着。

　　可是由于任务电压界限过幼的题目，厂家普通城市把磷酸铁锂的可用容量界限标定得窄一点，也不提议用户通常过充过放，固然磷酸铁锂电池的过放耐受才智显着强于三元锂。

　　由于正极资料不含高价的钴Co，不须要继承国际营业危害，因此磷酸铁锂电池的全部本钱比三元锂电池低了一截，平安职能极佳的性子也让电控难度低浸了。

　　可是因为磷酸铁锂工艺不太平，造品率较低，单体电池相同性差，因此早起来是挺有门槛的。

　　目前国内磷酸铁锂电池的首要临蓐商家有比亚迪、宁德期间、国轩高科、江苏期间、弗迪、瑞普、比克、力神、万向等等。

　　拿一份2020年12月的采购数据来比拟显现，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撙节19%把握的本钱。

　　可是因为磷酸铁锂电池里头没什么珍贵金属可接纳，因此接纳价值有点不胜入目

　　综上所述，磷酸铁锂电池的焦点上风是价值低廉、平安职能好、轮回寿命长，劣势正在于低温职能差、能量密度低。

　　纯电动乘用车的高压电池包本质上是很难构造的，行家都认为“放正在车底”便是处置计划，题目是行家展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，会急急霸占车内空间，把前后两排座椅的高度大大提拔了，旅客坐姿又直又顶头，车底尚有电池包下缘的隆起，碰上犀利的石头之后有必然概率被开膛，接下来便是热失控自燃。

　　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期间，过高的电池包整包高度会让车辆安闲性与平安性大打扣头，而今的定造化期间，磷酸铁锂电池的整包厚度大大压缩了，咱们坐进去汉EV车内就会展现，原本空间安闲性跟划一级汽油车根本没区别了。

　　而今越来越多新上市的纯电动乘用车换装了磷酸铁锂电池，譬喻幼鹏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混淆动力车型，高压动力电池以磷酸铁锂为主，比例高达7成，随后这个高比例延续下滑，被能量密度高得多的三元锂抢占了商场份额。

　　由于插电式混淆动力乘用车动力电池包的“任务压力”远没有纯电动车的高，不消老是过充过放，动力输出也首要依托内燃机，而磷酸铁锂电池的能量密度近年提拔火速，正在空间极为紧急的插混车上也能挤得进去，酌量到价值低廉和平安口碑好，延续提拔装置率是一定事务了。

　　暂时灵在世的磷酸铁锂电池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，可是比例切实正在添补。

　　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适合的拣选，商场占比正在60%把握。

　　最有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，仍旧出口到了59个国度，疾充3幼时能够续航250公里，轮回寿命长达4000个轮回。

　　别的，插电式混淆动力商用车也格表喜好用磷酸铁锂电池，终于电池采购价值比拟三元锂低廉不少，而商用车的电池容量大到有点恐惧。

　　正在10年前把握，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，其后锂离子电池价值大降、职能激增，以幼牛为代表的高端两轮电动车产物起首推向商场，锂离子电池成为主角。

　　随后，表卖平台与共享电单车平台的兴盛，让两轮电动车的低压动力电池商场获得了催化，而三元锂电池的财富链最完好，是以引申得最多。

　　跟着磷酸铁锂电池的能量密度短板补齐，低廉、耐用、平安三大上风获得消费者的认同，磷酸铁锂电池正在轻型电驱车型上的遍及装置也提上了日程。

　　除了表卖幼哥和共享平台的两轮电单车产物，尚有高尔夫球场、电动铲车、幼区内部的干净车（咱们公司还真有一台）、电动轮椅等产物也城市渐渐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，磷酸铁锂电池尚有许多的用处，譬喻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和洽镇江供电搜集维持的磷酸铁锂储能站（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平米蓄电池。（材料由来：中国储能网）

　　别的，磷酸铁锂电池还可用作UPS电源应用，而正在底下矿场，磷酸铁锂的高平安性获得了矿工们的疼爱，矿灯电源应用磷酸铁锂配方显着特别平安。

　　假设你答允，把充电宝的聚拢物锂离子电芯换成磷酸铁锂电芯之后，切实能够特别平安，可是由于磷酸铁锂配方的任务电压太低开云电竞，因此极少厂家会选用。

　　除此除表，电钻、电锯、遥控车、遥控船等器械或玩具，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智深受激动到，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）。

　　原先主办方弄了一个节电竞赛，让行家驾驶这台NEDC“只要451km”的纯电动车慢腾腾地从林芝散步到，结果笔者斗干劲铁，一起100km/h定速巡航跑掉了，留下他们70km/h逐步挪。领航的油车继续正在电台喊咱们回来，开这么疾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）必然是动力电池，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兴盛海潮的排头兵，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低价，而是代表着牢靠与实惠。

　　遵循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%，同比累计增加20.6%，是驱动装车量全部同比上升的首要产物。

　　跟着磷酸铁锂电池能量密度的困局渐渐处置，磷酸铁锂动力电池的出货量获得了大幅度提拔。可是，磷酸铁锂的能量密度潜力特地有限，而目前最有生机获得工夫冲破的是三元锂电池，正在高镍正极蓄电池、硅负极等新工夫细节下希望获得更高的开展远景，且我国相对充分的罕见金属矿产储量允诺中国大肆开展三元锂配方。

　　磷酸铁锂正在最适合它的规模，譬喻商用车、中幼型乘用车，有特地很不错的开展空间，终于每kWh撙节19%采购本钱，并且平安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，正在北方大肆引申磷酸铁锂不太实际，正在南方则是磷酸铁锂配方的福地。

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