鋰(li)(li)電(dian)池(chi)發展(zhan)到目前(qian)，市場上主要流行(xing)的鋰(li)(li)電(dian)池(chi)有(you)磷(lin)酸鐵(tie)鋰(li)(li)電(dian)池(chi)和三元鋰(li)(li)電(dian)池(chi)這兩種，在這樣的情況下，三元鋰(li)(li)電(dian)池(chi)和磷(lin)酸鐵(tie)鋰(li)(li)電(dian)池(chi)哪(na)個(ge)好(hao)？是許多對電(dian)池(chi)有(you)需求的朋友需要了解的問題(ti)，下面就來看(kan)看(kan)這兩者(zhe)哪(na)個(ge)好(hao)。

1、在原材料分豐富度上磷酸鐵鋰電池要(yao)比(bi)三元鋰電池（含有鈷，是珍貴稀有礦(kuang)城(cheng)）要(yao)豐富；

2、在制造成(cheng)本上，磷酸(suan)鐵鋰電池要比(bi)三元鋰電池要便宜，更合適中低端市(shi)場需求(qiu)；

3、三元鋰電池在能量密度上比磷酸鐵鋰電池要(yao)高，在同等電池空(kong)間下，三元鋰電池容(rong)量更大；

4、而在環境溫度適應和穩定性方面磷酸鐵鋰電池則勝于三元聚合物鋰電池。由此可見這兩(liang)種電池各(ge)有優勢，具(ju)體要(yao)看產品使用環境情況。

5、在使用壽(shou)命(ming)上，磷酸鐵鋰(li)電池(chi)理論(lun)值要(yao)比三元鋰(li)電池(chi)要(yao)長；

6、在耐高溫(wen)性(xing)能(neng)上，磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃而錳(meng)酸鋰和鉆酸鋰只在200℃左(zuo)右；

7、在(zai)低溫性能上，三元鋰電池(chi)要(yao)比磷(lin)酸鐵鋰電池(chi)要(yao)好些(xie)；

一、磷酸鐵鋰電池

磷(lin)(lin)酸鐵(tie)鋰電(dian)(dian)池(chi)：原(yuan)材料磷(lin)(lin)、鐵(tie)存(cun)在于地(di)球(qiu)的資(zi)源含量(liang)豐(feng)富，供(gong)料渠道少受(shou)限制。電(dian)(dian)壓適(shi)中（3.2V）、單位重量(liang)下電(dian)(dian)容量(liang)大(da)（170mAh/g）、高放電(dian)(dian)功(gong)率(lv)、可快速充電(dian)(dian)且(qie)循環(huan)壽命(ming)長，在高溫(wen)與高熱環(huan)境下的穩定性高于其他類型的電(dian)(dian)池(chi)。

磷酸(suan)(suan)(suan)鐵鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)(chi)優點(dian)：相比目前市面上較(jiao)為常見的(de)三元鉆酸(suan)(suan)(suan)鋰(li)和(he)錳酸(suan)(suan)(suan)鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)(chi)來說，磷酸(suan)(suan)(suan)鐵鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)(chi)至少具有以下(xia)五大優點(dian)：更高的(de)安全(quan)性、更長的(de)使用壽命、不含稀有金屬(shu)和(he)強污染的(de)重金屬(shu)、支持快(kuai)速充電(dian)、工作溫度范(fan)圍廣。

1、超長壽命，長壽命鉛酸(suan)電(dian)池(chi)(chi)的循環壽命在(zai)300次(ci)左右，最高(gao)也就500次(ci)，國產有的磷(lin)(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)動力(li)電(dian)池(chi)(chi)，循環壽命達(da)到(dao)(dao)2000次(ci)以(yi)上，標準充電(dian)（s小(xiao)時率）使用，可(ke)達(da)到(dao)(dao)2000次(ci)。同質量的鉛酸(suan)電(dian)池(chi)(chi)是新半(ban)年(nian)(nian)、舊半(ban)年(nian)(nian)、維護(hu)維護(hu)又半(ban)年(nian)(nian)，最多也就1-15年(nian)(nian)時間(jian)，而磷(lin)(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)在(zai)同樣(yang)條件下使用，將達(da)到(dao)(dao)，一8年(nian)(nian)。綜合考慮，性(xing)能價格比(bi)將為鉛酸(suan)電(dian)池(chi)(chi)的：倍(bei)以(yi)上。

2、使用(yong)安全，磷酸(suan)鐵(tie)鋰(li)完全解決了鈷(gu)酸(suan)鋰(li)和錳(meng)酸(suan)鋰(li)的安全隱患問題。

3、可大電(dian)流(liu)ac快速充放電(dian)，在專用充電(dian)器下，15c充電(dian)0分(fen)鐘內即可使電(dian)池(chi)充滿，起(qi)動電(dian)流(liu)可達(da)c，而鉛酸電(dian)池(chi)現(xian)在無(wu)此性(xing)能。

4、耐(nai)高溫，磷酸(suan)鐵鋰電(dian)熱峰值可達350℃-500℃而錳酸(suan)鋰和鉆酸(suan)鋰只在200℃左右。

5、大容量。

6、無記憶效應。

7、綠色環保。

磷酸鐵(tie)(tie)鋰電池(chi)(chi)缺(que)(que)點(dian)(dian)：磷酸鐵(tie)(tie)鋰存(cun)在振實密(mi)(mi)度與壓(ya)實密(mi)(mi)度偏低(di)的(de)(de)缺(que)(que)點(dian)(dian)，導致鋰離子電池(chi)(chi)的(de)(de)能(neng)量密(mi)(mi)度欠佳；材料的(de)(de)制備成本與電池(chi)(chi)的(de)(de)制造(zao)成本較(jiao)高，電池(chi)(chi)成品率低(di)。

1、在磷酸鐵(tie)鋰(li)(li)制備時的(de)(de)燒結過(guo)程中，氧化鐵(tie)在高溫還原(yuan)(yuan)性氣氛(fen)下存在被還原(yuan)(yuan)成單(dan)質鐵(tie)的(de)(de)可能性。單(dan)質鐵(tie)會引(yin)起電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)微短路，是(shi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)中最忌諱的(de)(de)物質。這也是(shi)日本一直不將該材(cai)料(liao)作為動力型鋰(li)(li)離子電(dian)(dian)池(chi)(chi)正極材(cai)料(liao)的(de)(de)主要原(yuan)(yuan)因。

2、磷酸鐵(tie)鋰(li)(li)存在一(yi)些性能(neng)上的缺陷，如振實密(mi)(mi)度與壓實密(mi)(mi)度很低(di)(di)，導致鋰(li)(li)離(li)子電(dian)(dian)池(chi)的能(neng)量密(mi)(mi)度較低(di)(di)。低(di)(di)溫(wen)性能(neng)較差，即(ji)使(shi)將其納米化(hua)和碳(tan)包覆(fu)也(ye)沒有(you)解決(jue)這一(yi)問題(ti)。美國阿貢國家實驗(yan)室儲能(neng)系統中心(xin)主(zhu)任DonHillebrand博(bo)士(shi)談到磷酸鋰(li)(li)鐵(tie)電(dian)(dian)池(chi)低(di)(di)溫(wen)性能(neng)的時候，他用terrible來形容，他們對(dui)磷酸鐵(tie)鋰(li)(li)型鋰(li)(li)離(li)子電(dian)(dian)池(chi)測試(shi)結果表明表明磷酸鐵(tie)鋰(li)(li)電(dian)(dian)池(chi)在低(di)(di)溫(wen)下(xia)(xia)（0℃以下(xia)(xia)）無法(fa)使(shi)電(dian)(dian)動汽車行駛。盡管也(ye)有(you)廠家宣(xuan)稱磷酸鋰(li)(li)鐵(tie)電(dian)(dian)池(chi)在低(di)(di)溫(wen)下(xia)(xia)容量保(bao)持(chi)率還不錯，但(dan)是那是在放電(dian)(dian)電(dian)(dian)流較小和放電(dian)(dian)截止電(dian)(dian)壓很低(di)(di)的情況(kuang)(kuang)下(xia)(xia)。在這種狀況(kuang)(kuang)下(xia)(xia)，設備根本(ben)就(jiu)無法(fa)啟動工作。

3、材料的(de)(de)(de)(de)制(zhi)備(bei)成(cheng)(cheng)本與電(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)(de)(de)制(zhi)造成(cheng)(cheng)本較高(gao)，電(dian)(dian)(dian)(dian)池成(cheng)(cheng)品(pin)率(lv)低(di)，一致(zhi)性差。磷酸(suan)鐵鋰(li)的(de)(de)(de)(de)納米化和碳包覆盡管提高(gao)了材料的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)化學性能，但是(shi)也帶來了其(qi)它問題(ti)，如能量密度的(de)(de)(de)(de)降低(di)、合(he)成(cheng)(cheng)成(cheng)(cheng)本的(de)(de)(de)(de)提高(gao)、電(dian)(dian)(dian)(dian)極加工性能不良以及(ji)對環境要求苛刻(ke)等問題(ti)。盡管磷酸(suan)鐵鋰(li)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)化學元素Li、Fe與P很豐富，成(cheng)(cheng)本也較低(di)，但是(shi)制(zhi)備(bei)出的(de)(de)(de)(de)磷酸(suan)鐵鋰(li)產(chan)品(pin)成(cheng)(cheng)本并不低(di)，即使去(qu)掉前期(qi)的(de)(de)(de)(de)研發成(cheng)(cheng)本，該材料的(de)(de)(de)(de)工藝成(cheng)(cheng)本加上較高(gao)的(de)(de)(de)(de)制(zhi)備(bei)電(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)本，會使得最終單位儲能電(dian)(dian)(dian)(dian)量的(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)本較高(gao)。

4、產(chan)品一(yi)致性(xing)(xing)差。目前國內還(huan)沒(mei)有(you)一(yi)家磷(lin)酸鐵鋰材料廠能(neng)夠解(jie)決這一(yi)問(wen)題。從材料制(zhi)備角度來說，磷(lin)酸鐵鋰的(de)合成反(fan)(fan)應(ying)是一(yi)個復(fu)雜的(de)多相反(fan)(fan)應(ying)，有(you)固(gu)相磷(lin)酸鹽(yan)、鐵的(de)氧化物以及鋰鹽(yan)，外加碳的(de)前驅體以及還(huan)原性(xing)(xing)氣(qi)相。在這一(yi)復(fu)雜的(de)反(fan)(fan)應(ying)過程中，很難保(bao)證反(fan)(fan)應(ying)的(de)一(yi)致性(xing)(xing)。

5、知識產(chan)權問題。目前(qian)磷酸鐵鋰的基礎專利被美國德州大(da)(da)學所有，而(er)碳包覆專利被加拿大(da)(da)人(ren)所申請。這兩個基礎性專利是無法繞過去的，如果(guo)成本中(zhong)計算上專利使用費的話，那產(chan)品成本將會進一步提高(gao)。

二、三元鋰電池

三(san)元(yuan)(yuan)(yuan)聚合(he)物鋰電池：正(zheng)極(ji)(ji)材(cai)料(liao)使用鎳鈷錳(meng)酸鋰（Li（NiCoMn）O2）三(san)元(yuan)(yuan)(yuan)正(zheng)極(ji)(ji)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)鋰電池，特指的(de)(de)(de)是(shi)正(zheng)極(ji)(ji)是(shi)三(san)元(yuan)(yuan)(yuan)，負(fu)(fu)極(ji)(ji)是(shi)石(shi)墨(mo)“三(san)元(yuan)(yuan)(yuan)動力電池”。而另一種正(zheng)極(ji)(ji)是(shi)三(san)元(yuan)(yuan)(yuan)，負(fu)(fu)極(ji)(ji)是(shi)鈦酸鋰的(de)(de)(de)，則通常被稱為(wei)“鈦酸鋰”，不(bu)屬于普通所說的(de)(de)(de)“三(san)元(yuan)(yuan)(yuan)材(cai)料(liao)。”

1、三元鋰電池(chi)優點：

三(san)元鋰電(dian)池能量密度高(gao)，循環性能好于正常鉆酸鋰。目前，隨(sui)著配方的不斷改(gai)進和結構完善，電(dian)池的標稱電(dian)壓已達到(dao)3.7V，在容量上已經(jing)達到(dao)或(huo)超過鉆酸鋰電(dian)池水(shui)平。

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料具有與(yu)LiCoO2相似的(de)(de)單(dan)一的(de)(de)基于六方晶(jing)系的(de)(de)a-NaFeO2型(xing)層狀巖鹽結(jie)構，空間點群為(wei)R3m。鋰離子(zi)(zi)(zi)占(zhan)據(ju)巖鹽結(jie)構（111）面的(de)(de)3a位，過渡金屬離子(zi)(zi)(zi)占(zhan)據(ju)3b位，氧離子(zi)(zi)(zi)占(zhan)據(ju)6c位，每個過渡金屬原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)由6個氧原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)包圍形成(cheng)MO6八面體結(jie)構，而鋰離子(zi)(zi)(zi)嵌入過渡金屬原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)與(yu)氧形成(cheng)的(de)(de)Ni1/3Co1/3Mn1/3O層。因為(wei)二價鎳離子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)半(ban)徑（0.069nm）與(yu)鋰離子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)半(ban)徑（0.076nm）

相接近(jin)，所以(yi)少量鎳離子可(ke)能會占據3a位，導致陽離子混(hun)合占位情況(kuang)的(de)出現，而這種混(hun)合占位使得(de)材料的(de)電(dian)化學性能變差。通(tong)常在(zai)XRD中，將(jiang)（003）/（104）峰的(de)強(qiang)度(du)比以(yi)及（006）/（012）和（018）/（110）峰的(de)分(fen)裂程度(du)作(zuo)為陽離子混(hun)合占位情況(kuang)的(de)標志。一(yi)般情況(kuang)下(xia)，（003）/（104）峰的(de)強(qiang)度(du)比高于1.2，且(qie)（006）/

（012）和(he)（018）/（110）峰出現明(ming)顯分裂(lie)時，層(ceng)狀結(jie)構(gou)(gou)明(ming)顯，材料(liao)的(de)電(dian)(dian)化學性能優良。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的(de)晶(jing)胞參數(shu)a=2.8622A、c=14.2278A。在(zai)晶(jing)格中(zhong)(zhong)鎳(nie)、鉆(zhan)、錳分別以(yi)+2、+3、+4價(jia)存(cun)在(zai)，同時也存(cun)在(zai)少量(liang)的(de)Ni3+和(he)Mn3+，在(zai)充放電(dian)(dian)過程中(zhong)(zhong)，除(chu)了有Co3+/4+的(de)電(dian)(dian)子轉移外，還存(cun)在(zai)Ni2+/3+和(he)Ni3+的(de)電(dian)(dian)子轉移，這也使得材料(liao)具有了更高的(de)比容量(liang)。Mn4+只(zhi)是作為一種結(jie)構(gou)(gou)物(wu)質(zhi)而(er)不(bu)參與氧化還原反應。Koyama等提出2個描述LiNi1sCou3Mnm3O2晶(jing)體結(jie)構(gou)(gou)模型，即具有

[v3xV3]R30°型超結構[Ninaco1sMn1]層的復(fu)雜模型，晶胞參數a=4.904

A.c=13.884A.晶(jing)(jing)格(ge)(ge)形成能為-0.17eV和CoO2、NiO2和MnO2層有(you)(you)序堆積(ji)的簡單模(mo)型(xing)，晶(jing)(jing)格(ge)(ge)形成能為+0.06eV。因此，在合適(shi)的合成條(tiao)件下，完全可以形成第(di)一種模(mo)型(xing)，這種晶(jing)(jing)型(xing)在充放電過程中(zhong)可以使晶(jing)(jing)格(ge)(ge)體積(ji)變(bian)化達(da)到最小(xiao)，能量(liang)有(you)(you)所(suo)降低，有(you)(you)利(li)于晶(jing)(jing)格(ge)(ge)保持穩定。

三元材(cai)料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的電化(hua)學(xue)性能及熱穩定(ding)性

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作為(wei)鋰離子(zi)電(dian)池正極材料，具有(you)較高的鋰離子(zi)擴散能力，理論容(rong)量(liang)(liang)達(da)278mAh/g，在(zai)(zai)(zai)充電(dian)過程中，在(zai)(zai)(zai)3.6V～4.6V之間有(you)兩個(ge)平臺，一(yi)個(ge)在(zai)(zai)(zai)3.8V左右，另(ling)一(yi)個(ge)在(zai)(zai)(zai)4.5V左右，主要歸(gui)因于Ni2+/Ni4+和Co3+/Co4+的2個(ge)電(dian)對(dui)，且容(rong)量(liang)(liang)可(ke)達(da)250mAh/s為(wei)理論容(rong)量(liang)(liang)的91%。在(zai)(zai)(zai)2.3V~4.6V電(dian)壓范圍(wei)內(nei)，放電(dian)比容(rong)量(liang)(liang)為(wei)190mAh/g，100次循環后，可(ke)逆(ni)比容(rong)量(liang)(liang)比190mAh/g還(huan)要多。在(zai)(zai)(zai)2.8V～4.3V、

2.8V~4.4V和(he)2.8V~4.5V電(dian)位范圍內進行電(dian)性能測試，放電(dian)比容(rong)量分別為159

mAh/g、168 mAh/g和177 mAh/g且(qie)在不同溫度下(xia)（55℃、75℃、95℃）和不同倍率放(fang)電(dian)時充放(fang)電(dian)，材料的(de)結構(gou)變化(hua)均較小，具有良好的(de)穩定(ding)性，高(gao)溫性能良好，但低溫性能有待改進(jin)。

鋰離子電池的安全性(xing)一(yi)直都是商(shang)業化的一(yi)個重要衡量(liang)標準，在充電狀態(tai)下與電解液的熱效應是正極材料是否適用于鋰離子電池的關鍵。

DSC測試(shi)結果表明，充電后的(de)LiNi1gCo1gMn1/3O2在(zai)250~350℃未發現尖峰(feng)，LiCoO2在(zai)160℃和210℃有(you)2個放(fang)(fang)熱(re)尖峰(feng)，LiNiO2在(zai)210℃有(you)一個放(fang)(fang)熱(re)尖峰(feng)。三元材料在(zai)這個溫度范圍(wei)內也(ye)有(you)一些放(fang)(fang)熱(re)和吸熱(re)反應，但反應要溫和得多(duo)。

2、三元鋰電池缺(que)點：

三元材料動(dong)力鋰(li)電池(chi)(chi)主要有(you)鎳鉆(zhan)鋁酸鋰(li)電池(chi)(chi)、鎳鉆(zhan)錳酸鋰(li)電池(chi)(chi)等，高溫結構不穩定(ding)，導致高溫安(an)全性差，且pH值過高易(yi)使單體脹氣(qi)，進(jin)而引發(fa)故障(zhang)，現時條(tiao)件下造(zao)價(jia)也不低(di)。