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近些年新能源汽車加速發(fā)展，目前電動汽車有兩個主流的電池技術：磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。在 2014 年起步階段，磷酸鐵鋰占市場份額 82%，2019 年因政策補貼等因素，高能量密度的三元鋰裝機量達到 62%，隨著政策環(huán)境等變化，2022 年 9 月磷酸鐵鋰裝機量達到 20400.3MWh，占比超過 60%，逐漸贏回動力電池市場。兩種技術因其自身性能特點，在變化的市場環(huán)境中相互競爭發(fā)展。
PART.01
磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰（LiFePO4）作為正極材料的鋰離子電池，一般不含貴重金屬元素（比如鈷），電池成本相對較低，在當下原材料成本高漲的情況下，越來越多的電池廠家選擇磷酸鐵鋰。另外磷酸鐵鋰電池具有熱失控溫度高、熱穩(wěn)定性好等特點，也越來越受到消費者的青睞。
磷酸鐵鋰 SEM 圖（放大倍數(shù)：20,000X）
磷酸鐵鋰的缺點是導電性差、低溫性能差且容量較低，一般從包碳、調(diào)控顆粒粒徑和摻雜改性等方法提高其性能。在磷酸鐵鋰電池的電量已經(jīng)接近理論極值時，磷酸鐵鋰開始向磷酸錳鐵鋰發(fā)展。
磷酸錳鐵鋰 SEM 圖（放大倍數(shù)：20,000X）
磷酸錳鐵鋰相較磷酸鐵鋰，低溫下容量保持率更高，能量密度提高 15%-20%。且較三元鋰仍具有安全性優(yōu)勢，同時成本低于三元鋰電池。
PART.02三元鋰電池
三元鋰電池是指使用鎳鈷錳酸鋰（(NCM）或鎳鈷鋁酸鋰（NCA）三元復合材料為正極材料的電池。三元鋰電池具有能量密度高、充放電效率高、耐低溫的優(yōu)點。同時價格昂貴、安全性較差是三元鋰電池的主要短板。
隨著對電動車續(xù)航能力要求的提升，三元鋰電池逐漸向高鎳及中鎳高壓發(fā)展。高鎳一般指 Li (NiaCobMnc) O2 a+b+c=1 中 Ni 元素含量較高，如原子比 Ni:Co:Mn=8:1:1。
高鎳使電池的能量密度的提升，減少貴金屬 Co 的用量，但實際應用中，發(fā)現(xiàn)電池的容量保持能力和熱穩(wěn)定性明顯下滑。
NCM523 SEM 圖 (放大倍數(shù)：10,000X)
NCM811 SEM 圖 (放大倍數(shù)：10,000X)
高鎳三元離子研磨處理后的斷面 SEM 圖
高鎳極片失效 SEM 圖
鋰電池失效的常見原因之一是內(nèi)部有微裂紋的產(chǎn)生，當 Ni 含量越高，材料結構穩(wěn)定性變差，極易形成微裂紋，裂紋會造成正極材料的熱穩(wěn)定性和循環(huán)穩(wěn)定性同時降低。上圖為高鎳材料循環(huán)失效的離子研磨斷面照片，可以清晰看出內(nèi)部裂紋。
在動力電池發(fā)展過程中，受政策變動、市場環(huán)境、客戶需求以及電池技術進步的多重影響，兩種技術因其自身優(yōu)缺點和技術的不斷更新，仍處于一個動態(tài)發(fā)展過程，期間也會有更多新型電池和技術不斷涌現(xiàn)。
