三元VS磷酸亚铁锂？国产动力电池“一哥”是谁？
2月18日，一则消息迅速传开，特斯拉将使用当代安培科技有限公司的“无钴电池”。在三元锂电池大行其道的当下，磷酸铁锂电池又回到了热点。
相信大家对磷酸亚铁锂都不陌生，但受限于当时的电池技术和国家补贴政策，磷酸亚铁锂一直在新能源商用车、储能等领域大放异彩。
近年来，是什么让磷酸亚铁锂重回乘用车领域，与三元争夺“一哥”？下面，我们来看看原因。
视频版:三元VS磷酸亚铁锂？国产动力电池“一哥”是谁？
两种电池的负极、电解液、隔膜都差不多，最大的区别在于正极材料，并以此命名。
三元电池有两种类型:NCM和NCA。NCA镍钴铝电池主要用于圆柱形电池，如特斯拉。然而，大多数国内型号使用NCM镍钴锰电池。
三元的常用表达式也会在NCM后面加上一系列数字，如NCM523，NCM811，代表材料中镍、钴、锰的大概比例。
受结构影响，磷酸亚铁锂和三元在性能上各有优劣。我们从大家最关心的几个点来分析:能量密度、快充性能、循环寿命、安全性、成本。
能量密度:
对于用户来说，续航里程是首要考虑的。在其他因素相同的情况下，能量密度越高，续航里程越长。
从电芯层面来说，三元电池的能量密度更高。磷酸亚铁锂正极材料的额定电压和理论比容量(mAh/g)低于三元电池，能量密度已经发展到“天花板”。
三元NCM电池通过增加Ni的比例可以进一步提高电池芯的实际比容量(mAh/g)和能量密度。
快速充电性能:
快充时间，尤其是低温快充，是制约电动汽车发展的关键因素之一，也是提升用户用车体验的关键点。
理论上三元电池有优势。其二维锂离子脱嵌通道和平衡电解液设计，使锂离子在充放电过程中能在一个表面快速移动和脱嵌，充电速率自然提高。
然而，磷酸亚铁锂结构由于其一维锂离子脱嵌通道和注重高温性能的电解质设计，锂离子迁移速率较慢，尤其是低温充电速率较慢。这一特点直接影响其在乘用车领域的应用。
循环寿命:
理论上，磷酸亚铁锂在寿命上更有优势。其橄榄石晶体结构更稳定，膨胀更低，电化学反应更稳定。
安全性:
磷酸铁锂电池在安全性方面具有无可比拟的优势。阳极电压低，没有类似三元释氧的热链式反应，热稳定温度可达300℃以上，而三元电池约为150-200℃。
经济:
价格方面，磷酸亚铁锂LiFePO4目前优势明显，原料相对便宜，国内产业链相对成熟。
钴是降低三元NCM (LiNixCoyMn1-x-yO2)电池价格的关键。钴主要是伴生矿，产量小，分布不均匀。全球钴矿主要集中在刚果(金)、澳大利亚、古巴等地，约占全球储量的80%。2018上半年刚果(金)政局变动导致钴价大幅波动，价格持续上涨。
大致来说，磷酸亚铁锂比三元价格便宜0.1~0.2元/Wh。一个50kWh的电池组，仅电芯一项就可以降低成本近0.5~1万元。这对车辆制造商和用户来说是一个很大的吸引力。
总之，三元在能量密度和充电速度上有优势，磷酸亚铁锂在循环寿命、安全性和经济性上有优势。
但在电动汽车发展初期，电池组能量密度小于140 Wh/kg，整车NEDC续航里程大多小于300km。当时影响电动车发展的瓶颈是续航里程，加上国家补贴政策的支持，可以弥补经济性的不足，所以三元锂电池是首选。
随着国家新能源补贴政策的下降，新能源汽车将开始与传统燃油汽车赤裸裸的斗争，各整车厂都面临着巨大的降低成本的压力。同时，一直被人们所诟病的磷酸铁锂电池的能量密度和充电缺点也随着技术的发展得到了改善。
能量密度:随着CTP(Cell to PACK)即直接将电池集成到电池组中的技术的成熟，更高效的电池组集成和更低的车辆能耗，磷酸亚铁锂车型的续航能力已经提升到400km甚至更高。
充电:随着电池快充、热管理、充电桩技术的发展，乘用车使用的磷酸铁锂电池基本可以达到与主流三元电池相同的快充速率。
成本方面，国家补贴政策有所下降。NCM811电池虽然降低了钴含量和成本，但工艺复杂，现阶段生产成本相对NCM523没有明显优势。此时，成本更低、寿命更长的磷酸铁锂电池自然被更多车企选择，成为主流趋势。
1)磷酸铁锂电池，发挥其在成本、寿命、安全方面的优势，主要集中在低端车型和营运车辆，续航在400km左右。
2)三元靠的是能量密度高，充电速度更快，续航里程更长，主要以续航里程≥500km的中高端车型为主。
根据市场需求定位规划，为用户购车提供更多选择，不存在任何人的替代。相信今年会有很多经济型磷酸亚铁锂和高续航三元机型陆续上市。
至于特斯拉，CATL的磷酸铁锂电池很可能在中国使用，“无钴”是否是为了进一步降低三元电池中的钴含量，开发新一代电池，仍然耐人寻味。让我们拭目以待！