比亚迪将坚持磷酸铁锂电池路线磷酸铁锂和三元锂两个路线,是正极材料不同,而负极材

烨华聊商业 2025-11-08 21:38:16

比亚迪将坚持磷酸铁锂电池路线

磷酸铁锂和三元锂两个路线,是正极材料不同,而负极材料与电解液差不多的。锂电池科普

动力电池就是两种主流路线,磷酸铁锂LFP(Lithium Iron Phosphate),以及三元锂(NCM或者NCA)。NCM是镍钴锰酸锂(Nickel Cobalt Manganese),NCA是Nickel Cobalt Aluminum(镍钴铝酸锂)。这都是指“正极材料”。

两种电池都是用石墨作为主要负极材料,而电解液也差不多,都是六氟磷酸锂(LiPF6)作为锂盐,碳酸酯类(EC/DMC/EMC等)作为有机溶剂。

为什么叫“锂电池”?因为真的有锂离子经过电解液,在正极与负极之间跑来跑去。这里的关键机制是,充电时锂离子从正极"脱嵌"离开,放电时又"嵌入"返回。负极的石墨能暂存锂,充电时锂离子从正极跑来"嵌入"石墨层间,形成LiC₆化合物,放电时锂离子离开石墨负极,重新嵌入正极。跑来跑去,都经过中间的电解液体。

要注意,锂电池的能量不在中间的电解液里!充好电后,能量储存在正负极材料的晶体结构中,是化学势能的形式。从锂电池重量来看,正极材料占30%-35%,即磷酸铁锂或三元锂,是电池最重的部分;负极材料占10%-12%,石墨为主,占比较低;电解液占10%-12%,是有机溶剂+锂盐,重量占比与负极相近;还有隔膜占5%-10%,是轻薄多孔膜,重量较轻;最后是外壳及辅件占10%-20%,如铝塑膜/钢壳/铝壳等结构件。

注意这里有个隔膜,非常关键。它需要物理隔离正负极,避免短路;又要在充放电时让锂离子穿过上面无数均匀的纳米级微孔。还需要涂覆陶瓷涂层,提升抗穿刺能力,防止锂枝晶刺穿。这个是最为高科技的,在以上几种关键材料中,最晚国产化。

提升锂电池能量密度的核心就是提高正极活性物质比例,同时减轻外壳、隔膜等非活性材料重量。如比亚迪刀片电池就是通过无模组设计,将结构件重量占比从传统电池的25%降至15%。

从上面的介绍来看,用正极材料来代表锂电池是名正言顺的。

磷酸铁锂和三元锂两个路线,各有优势。三元锂电池能量密度高,可达180-260Wh/kg,续航优势明显;磷酸铁锂只有140Wh/kg。这里的重量是指整个电芯的重量,140Wh/kg就是一公斤存0.14度电,不是太多。手机电池就是约100克,只能存大约0.015度电,电量很小,满街都是找充电宝的马大哈。

三元锂能量密度高,主要是晶体结构有优势,是二维平面通道,像开放式停车场,让锂离子方便进出;而磷酸铁锂晶体结构是一维的,锂离子单行线进出效率低,部分能存锂的位置就无法利用。三元锂里面的镍是从2价变4价,每个原子能放出2个电子,而磷酸铁锂的铁是从2价变3价,只能放1个电子。三元锂理论容量可达280mAh/g,而磷酸铁锂只有170mAh/g,用生产工艺来逼近理论容量。

三元锂还有一个低温优势,在零下在-20℃仍能保持70%容量,磷酸铁锂衰减至55%左右。所以一开始,三元锂电池路线是占上风的,韩国电池公司就是搞三元锂。

三元锂电池的能量密度是天生的,早先车企强调长续航或零百加速极致性能,必然是三元锂电池。后面磷酸铁锂技术突破,也有1000公里以上长续航的。

那为何磷酸铁锂在工业应用中却全面压制三元锂?如2024年中国动力电池市场,磷酸铁锂装车占比74.6%,三元锂仅25.3%。主要是成本、安全、寿命三个决定性因素。

成本方面,磷酸铁锂正极材料不含钴、镍等贵金属,只要三元锂材料的三分之一。钴的全球储量仅830万吨,中国储量不足1%,得找刚果钴矿。

更为重要的是,磷酸铁锂分解温度在300-500度,而三元锂仅200-300度就不行了。三元锂180度以上就自加热,一会就分解释放氧气加剧燃烧;磷酸铁锂250度上才出现热现象,到700-800度才分解且不释放氧分子,燃烧不剧烈。2020年之前的电动车起火,80%是三元锂电池,这让磷酸铁锂取得了决定性胜利。还有循环寿命,三元锂的不如磷酸铁锂皮实耐用。

最终韩国都转向磷酸铁锂路线了,转向 "LFP为主、三元为辅"的双轨制 。韩国公司再不搞,市场份额会雪崩。宁德时代2020年以前是三元锂为主,之后向LFP切换,2023年后是LFP为主了,2025年出货占比超70%。比亚迪就一直搞LFP。

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