磷酸鐵鋰電池的概念

　　磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為(wei) 正極材料的鋰離子電池。 鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數鋰離子電池使用的正極材料。

　　磷酸鐵鋰電池特點

　　高效率輸出：標準放電為(wei) 2～5C、連續高電流放電可達10C，瞬間脈衝(chong) 放電（10S）可達20C；

　　高溫時性能良好：外部溫度65℃時內(nei) 部溫度則高達95℃，電池放電結束時溫度可達160℃，電池的結構安全、完好；

　　即使電池內(nei) 部或外部受到傷(shang) 害，電池不燃燒、不爆炸、安全性最好；

　　極好的循環壽命，經500次循環，其放電容量仍大於(yu) 95%；

　　過放電到零伏也無損壞；

　　可快速充電；

　　低成本；

　　無記憶效應：可充電池在經常處於(yu) 充滿不放完的條件下工作，容量會(hui) 迅速低於(yu) 額定容量值，這種現象叫做記憶效應。鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性，而磷酸鐵鋰電池無此現象，電池無論處於(yu) 什麽(me) 狀態，可隨充隨用，無須先放完再充電；

　　體(ti) 積小、重量輕，同等規格容量的磷酸鐵鋰電池的體(ti) 積是鉛酸電池體(ti) 積的1/3，重量是鉛酸電池的1/3；

　　對環境無汙染，該電池不含任何重金屬與(yu) 稀有金屬（鎳氫電池需稀有金屬），無毒（SGS認證通過），無汙染，符合歐洲ROHS規定，為(wei) 絕對的綠色環保電池。鉛酸電池中卻存在著大量的鉛，在廢棄後若處理不當，仍將對環境形成二次汙染，而磷酸鐵鋰材料無論在生產(chan) 及使用過程中，均無汙染。

　　萬向磷酸鐵鋰電池怎樣

　　隸屬萬(wan) 向集團旗下的A123公司是美國一家致力於(yu) 專(zhuan) 業(ye) 開發、生產(chan) 鋰離子電池和能量存儲(chu) 係統的公司。下麵就以萬(wan) 向A123動力鋰電池為(wei) 例，來看看萬(wan) 向磷酸鐵鋰電池的性能。

　　A123公司主要提供磷酸鐵鋰正極材料，同時主攻動力鋰電池市場，並把車用鋰電池作為(wei) 重點發展方向。A123鋰離子產(chan) 品同時解決(jue) 了影響動力鋰電池在高功率、安全性及長壽命三個(ge) 方麵的問題。

　　A123磷酸鐵鋰電池性能：

　　功率：高能產(chan) 品能力密度達140W·h/kg，輸出密度達3000W/kg，能承受高功率脈衝(chong) 放電率高達100C（100倍標稱容量電流放電）；

　　高電量產(chan) 品能力密度達140W·h/kg，輸出密度達3000W/kg；

　　中等電量產(chan) 品具有更高的性能和效率優(you) 勢；

　　安全性：經過多個(ge) 國家實驗室和多個(ge) 汽車客戶的驗證，具有優(you) 越的濫用容忍度。

　　循環壽命：A123的Nanophosphate技術提供了卓越的性能和循環壽命。在低利率循環式，能提供數以千計的周期，即使在10C放電率循環下，也提供超過1，000個(ge) 完整的周期。

　　比亞迪為什麽堅持使用磷酸鐵鋰電池

　　磷酸鐵鋰電池是比亞(ya) 迪完全自主研發的國產(chan) 鋰電池，投入巨大，目前已經屬於(yu) 成熟產(chan) 品，也在國內(nei) 獲得了廣泛應用；雖然與(yu) 國外鋰電池產(chan) 品相比，磷酸鐵鋰電池的特性還不是很完美，但因為(wei) 其存在，打破了國外的技術壟斷，為(wei) 我們(men) 走自己的鋰電池研發路線創出了道路，所以非常敬佩其精神。另外比亞(ya) 迪堅持使用磷酸鐵鋰電池不會(hui) 發生爆炸。另外我們(men) 先來搞清中國新能源汽車發展的關(guan) 鍵因素和依托，針對我們(men) 行業(ye) 的現實情況，再來比較一下三元和磷酸鐵鋰的現狀與(yu) 發展方向。

　　對比三元和磷酸鐵鋰電池的優劣勢：

　　1、如果繼續發展三元，我們(men) 的動力鋰電池將永遠處於(yu) 追趕狀態，不僅(jin) 實現不了彎道超車，而且將喪(sang) 失新能源汽車的安全性。

　　目前，改性錳酸鋰和三元鋰的核心技術，都掌握在日韓企業(ye) 手中。尤其是三元鋰，無論是技術、工藝還是設備，日韓行業(ye) 龍頭都已達到非常成熟穩定階段。如果中國新能源汽車動力電池的發展方向定位於(yu) 發展三元鋰電，不僅(jin) 長期處於(yu) 追趕日韓企業(ye) 狀態，而且因缺乏關(guan) 鍵技術、工藝和設備，已陷入到了一個(ge) 發展瓶頸。技術嚴(yan) 重受製於(yu) 日韓企業(ye) ，規模也遠不如日韓企業(ye) 巨頭。三星ＳＤＩ今年一次性將18650－2.2ＡＨ的電池銷售價(jia) 格降至1美元/隻，幾乎將國內(nei) 同行逼上絕境。

　　在國內(nei) 三元動力電池性能和價(jia) 格都無法與(yu) 日韓巨頭相比的情況下，如果我們(men) 在新能源汽車動力電池上堅持三元路線，恐怕我們(men) 還在追趕路上，就已經被國際巨頭給扼殺了，更無從(cong) 談什麽(me) 彎道超車。最終結果將跟傳(chuan) 統汽車發展一樣，高端車和核心技術依然源自國際巨頭，即使我們(men) 讓出了市場也換不回核心技術。

　　磷酸鐵鋰電池則不同。日韓企業(ye) 基本沒有涉足，國際主要競爭(zheng) 對手來自美國。雖然兩(liang) 個(ge) 基礎專(zhuan) 利有一個(ge) 在美國（A123和Valence是美國磷酸鐵鋰電池的主要代表），但中國與(yu) 美國的技術水平相差不大，而且中國是全球在磷酸鐵鋰領域投入最大、產(chan) 銷量最多的國家。

　　隨著萬(wan) 向集團收購了Ａ123，事實上中國企業(ye) 已經掌握了磷酸鐵鋰電池全球最高端的技術和工藝。而磷酸鐵鋰電池在安全性和循環壽命上相對於(yu) 三元鋰電的絕對優(you) 勢，正是中國新能源汽車關(guan) 鍵要素所在和發展所需。隻要明確其發展地位，加大投入固化這一優(you) 勢，中國新能源汽車就完全有彎道超車的可能。

　　2、選擇三元，頂層設計缺乏前瞻性，全球鎳、鈷資源緊張，其大量應用將導致市場價(jia) 格暴漲，尤其中國這兩(liang) 種元素的貯量根本無法支撐。

　　三元鋰電的材料配方，無論是鎳鈷錳酸鋰，還是鎳鈷鋁酸鋰，都離不開兩(liang) 種貴金屬，即鈷和鎳。這兩(liang) 種金屬在中國都很匱乏，在全球儲(chu) 量也有限。其中，中國鈷的使用量90%以上都需要進口，鎳主要用於(yu) 不鏽鋼生產(chan) ，這兩(liang) 種貴金屬都有國際期貨交易，價(jia) 格不僅(jin) 高且波動很大。

　　如果中國確定以三元鋰電為(wei) 主要的動力電池發展路線，按照政府規劃，到2020年，新能源汽車產(chan) 能達到200萬(wan) 輛，新能源汽車保有量達到500萬(wan) 輛。按每輛新能源汽車動力電池平均帶電量80KWH計算，500萬(wan) 輛新能源汽車所需電池就達4000億(yi) WH電池，這還不包括用於(yu) 更換和備用的電池。這種需求一旦推向市場，將很快推動鈷、鎳期貨價(jia) 格暴漲，從(cong) 而帶動其現貨市場價(jia) 格暴漲，三元鋰電未來的價(jia) 格走勢將直線上升。中國新能源汽車推廣沒有達到政策預期目標的一個(ge) 很大的原因，就是價(jia) 格居高不下。其中，最重要的原因，就是占據新能源汽車成本近50%的動力鋰電池價(jia) 格居高不下。三元路線的結果，就是新能源汽車價(jia) 格更高，要求政府的補貼也要更多，永遠無法實現市場化推廣。

　　磷酸鐵鋰電池則剛好相反，不含任何貴金屬，而且生產(chan) 正極材料的主要原料氧化鐵、碳酸鋰在中國儲(chu) 量非常豐(feng) 富。如果下遊新能源汽車市場需求放大，其上遊材料在規模效應的推動下，成本將直線下降，占據磷酸鐵鋰電池成本超過30%的正極材料價(jia) 格的下降，將促使磷酸鐵鋰電池價(jia) 格的迅速下降。

　　3、整車安全設計上，中國新能源汽車使用三元鋰電作為(wei) 動力電池，會(hui) 存在巨大安全隱患。

　　特斯拉三次著火中，其中一次為(wei) 金屬片劃破電池引發的，但因特斯拉整車安全設計完善，三次著火並沒有引起人員傷(shang) 亡。三元材料的脫氧溫度是200℃，放熱能量超過800J/g，三元鋰電無法通過針剌實驗，表明了三元電池在內(nei) 部短路的情況下，很容易引發安全事故。

　　目前，中國新能源汽車整車安全設計，短期內(nei) 根本無法達到特斯拉的水平，使用三元鋰電作為(wei) 新能源汽車動力電池存在巨大安全隱患。事關(guan) 乘客人生安全，這種安全隱患哪怕是十萬(wan) 分之一的發生概率，也是不能接受的。磷酸鐵鋰電池在高溫下的穩定性，可達390℃以上，保證了電池內(nei) 在的高安全性，不會(hui) 因過充、溫度過高、短路、撞擊而產(chan) 生爆炸或燃燒，可以輕鬆通過針剌實驗。這一安全性特點，對中國還處於(yu) 幼稚期的新能源汽車產(chan) 業(ye) 來說，是最合適的。

　　4、從(cong) 中國新能源汽車使用對象的消費特點和習(xi) 慣來看，三元鋰電並不適合做中國新能源汽車動力電池。

　　特斯拉被稱為(wei) “富人的玩具”，裝配電池容量設計續航裏程為(wei) 400KM，但大多時候，實際運行也就200KM左右，屬淺充淺放，因而循環壽命有所保障。但中國新能源汽車大多用於(yu) 公交、政府公務、專(zhuan) 用車和居民乘用車，其使用特點是，每天大多有固定線路和頻次要求，屬深充深放，三元鋰電在DOD95%以上的條件下，容量衰減速度很快，循環壽命僅(jin) 為(wei) 磷酸鐵鋰電池的一半不到。新能源汽車平均使用8年以上，動力鋰電池如果處於(yu) 深充深放的條件下，維持80%以上的容量，三元鋰電使用壽命將不到三年，而磷酸鐵鋰電池基本可以滿足8年的使用要求。

　　在目前國家相關(guan) 補貼政策的條件下，首次購買(mai) 新能源汽車有政府相應補貼，但二次采購電池並無補貼。三元鋰電池在新能源汽車使用周期內(nei) ，需要更換兩(liang) 次電池，將極大增加使用者的經濟負擔，而不會(hui) 為(wei) 終端使用者所接受。如果三元鋰電要獲得與(yu) 磷酸鐵鋰一樣的使用壽命，其隻能淺充淺放，需增加至少50%以上的電池容量。如此，其能量密度較高的優(you) 勢將喪(sang) 失，體(ti) 積將比同性能磷酸鐵鋰電池大，電池重量也會(hui) 更重，其價(jia) 格更是遠高於(yu) 磷酸鐵鋰電池。

　　磷酸鐵鋰電池將最適合未來電動車的發展：

　　可以預見的是，未來純電動乘用車、專(zhuan) 用車的發展，將具有如下特點：一是形成三類車型，即1.3噸以下，1.3～1.7噸和1.7噸以上。對應每度電，分別實現續航裏程10KM、8KM和6KM，對應裝配電池重量，也分別為(wei) 300KG、500KG和800KG左右。二是所有電池都裝配直流快充和交流慢充兩(liang) 類充電方式。三是無論車身還是底盤都將使用新材料，走輕型化複合材料路線，如鋁合金、碳纖維複合材料等。

　　因而，中國未來電動車的發展，對動力電池要求其能量密度高一點低一點都不再是主要問題，因為(wei) 整車從(cong) 安全性、重心穩定性設計，需要保持一定的重量。車身和底盤輕一點，電池重一點，將是一種全新的汽車係統設計---車身和底盤進行輕量化設計，磷酸鐵鋰電池組進行配套設計，來保證車身重量和車身重心穩定。

　　新能源汽車能否大規模普及推廣的關(guan) 鍵，是使用安全、性能穩定可靠和成本低廉，隻有如此，才能為(wei) 市場所接受和大眾(zhong) 所喜歡。

　　磷酸鐵鋰電池，能保證組合能量密度達到100～120WH/KG，加上其最好的安全性和可預見的經濟性，必將是中國新能源汽車動力電池發展的最佳選擇。

　　我們(men) 隻有不懷疑、不懈怠和不折騰，相信二十年後，中國的新能源汽車已是大行其道，而其心髒一定是磷酸鐵鋰動力電池。

　　磷酸鐵鋰電池的應用領域

　　於(yu) 磷酸鐵鋰動力電池具有上述特點，並且生產(chan) 出各種不同容量的電池，很快得到廣泛地應用。它主要應用領域有：

　　大型電動車輛：公交車、電動汽車、景點遊覽車及混合動力車等；

　　輕型電動車：電動自行車、高爾夫球車、小型平板電瓶車、鏟車、清潔車、電動輪椅等；

　　電動工具：電鑽、電鋸、割草機等；

　　遙控汽車、船、飛機等玩具；

　　太陽能及風力發電的儲(chu) 能設備；

　　UPS及應急燈、警示燈及礦燈（安全性最好）；

　　替代照相機中3V的一次性鋰電池及9V的鎳鎘或鎳氫可充電電池（尺寸完全相同）；

　　小型醫療儀(yi) 器設備及便攜式儀(yi) 器等。

　　這裏舉(ju) 一個(ge) 用磷酸鐵鋰動力電池替代鉛酸電池的應用實例。采用36V/10Ah（360Wh）的鉛酸電池，其重量12kg，充一次電可行走約50km，充電次數約100次，使用時間約1年。若采用磷酸鐵鋰動力電池，采用同樣的360Wh能量（12個(ge) 10Ah電池串聯組成），其重量約4kg，充電一次可行走80km左右，充電次數可達1000次，使用壽命可達3～5年。雖然說磷酸鐵鋰動力電池的價(jia) 格較鉛酸電池高得多，但總的經濟效果還是采用磷酸鐵鋰動力電池更好，並且在使用上更輕便。