4、两种材料及电池对比分析

1）能量密度：如果把电池PACK比作一个人体，那么模块就是“心脏”，负责储存和释放能量，为汽车提供动力。与磷酸铁锂材料相比，三元材料的放电比容量较高，且平均电压也更高，因此三元电池的质量比能量一般较磷酸铁锂高。此外由于磷酸铁锂材料的真密度偏低、颗粒较小和碳包覆等原因，其极片压实密度约为2.3～2.4g/cm3，而三元极片的压实密度可以达到3.3～3.5 g/cm3，因此三元材料及电池的体积比能量也远高于磷酸铁锂。

2）安全性：从安全性角度来讲，磷酸铁锂材料主体结构为PO4，其键能远高于三元材料MO6八面体的M-O键能，满电态的磷酸铁锂材料的热分解温度为700℃左右，而相应的三元材料的热分解温度为200～300℃，因此磷酸铁锂材料更加安全。从电池角度来对比，磷酸铁锂电池可以通过全部的安全测试，而三元电池的针刺和过充等测试并不能轻易通过，需要从结构件及电池设计端等进行改进。

3）功率性能：磷酸铁锂材料Li+的活化能只有0.3～0.5eV，导致其 Li+扩散系数在10-15～10-12cm2/s数量级。极低的电子电导率和锂离子扩散系数导致了LFP功率性能不佳。而三元材料的Li+扩散系数约为10-12～10-10cm2/s，并且电子电导率高，因此三元电池具有更好的功率性能。

4）温度适用性：受磷酸铁锂材料较低的电子电导率与离子电导率的影响，导致磷酸铁锂电池低温性能较差。磷酸铁锂电池-20℃放电与常温相比，容量保持率仅为60%左右，而同体系的三元电池可达到70%以上。

5）成本及环境因素：三元材料含有Ni、Co等稀缺金属，其成本较磷酸铁锂高。随着材料及电池技术水平的提升，三元及磷酸铁锂电池的成本都大幅下降，目前三元电池市场售价高于磷酸铁锂电池。同时，相较于对环境友好的Fe、P元素，三元材料及电池中的Ni、Co元素对环境污染较大；结合上述因素，三元材料及电池的环境管控和废旧回收需求更加迫切。

                 表 1 磷酸铁锂材料和三元材料综合对比分析

*从表1可以看出，磷酸铁锂材料与三元材料各有优势，这也决定了两种材料各自的应用领域。