作為在一個(gè)研究所工作的工程師狗，終于有機(jī)會(huì)在自己的范疇說幾句了。

首先糾正一個(gè)概念，鋰電是我們一般說的鋰離子電池的簡稱，而有些人說的鐵電，其實(shí)是使用磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池，它是鋰電的一種。

特斯拉為甚么使用松下18650鋰離子電池?

OK，今朝開始回答，先說簡單版通俗型摘要：

特斯拉使用的松下18650鋰離子電池，以NCA為正極，并且設(shè)計(jì)了復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)，從而盡可能保證和提高了電池工作的高效性與安全性。至于是不是絕對(duì)的安全，這個(gè)無法回答，你倘若想說自燃，我還想說汽油車夏天也自燃呢。

有關(guān)純電動(dòng)汽車(不考慮插電混動(dòng)以及純混，人家可以靠汽油開掛)，我們最最糾結(jié)的有什么?里程焦慮，就是開不遠(yuǎn)，因?yàn)殡姵氐哪艽鎯?chǔ)的能量密度太低，車用電池成組后今朝一般也就100~150Wh/kg的能量密度，汽油的這個(gè)數(shù)值大概是10000所以哪怕你像烏龜相同背一車電池都不見得處理問題。大家天天吐槽電動(dòng)汽車天天充電跑不遠(yuǎn)半路沒電了怎么辦，都是能量密度太低給害的。

今朝電池技術(shù)的最大短板，就是能量密度太低，落后于摩爾定律無窮遠(yuǎn)別扯那些鋰空什么的，即使它們能量密度也不夠高，關(guān)鍵是離實(shí)用還遠(yuǎn)

所以至于為甚么不采用磷酸鐵鋰離子電池，我想說，緊要原由，應(yīng)當(dāng)是容量(Capacity單位是Ah)，以及能量(Energy，即容量的Ah乘以電壓，得到Wh)偏低(磷酸鐵鋰容量比三元低一點(diǎn)，電壓還低，惟有3.4V，所以乘出來的能量就更低了)。

實(shí)際的汽車用電池包都是串并聯(lián)組合出來的，要用串聯(lián)來提高電壓，此時(shí)，單節(jié)單池的電壓以及不同電池之間的容量一致性顯得非常緊要，光說容量低是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/p>

本人的工作就是在國內(nèi)某研究所做磷酸鐵鋰的某升級(jí)產(chǎn)品的研發(fā)，還同時(shí)亂看一些其它材料，鋰離子電池和電動(dòng)汽車的東西，所以在這里答一下。

(今朝開始華美地半學(xué)術(shù)地展開斯米達(dá))

要比較幾種正極材料，我們就非得引入這個(gè)圖，即五個(gè)緊要性能判據(jù)：

power功率，Life壽命，Cost成本，Safety安全，以及Energy能量。

比較的材料是NMC/NCA三元材料/NCA，LCO鈷酸鋰，LFp磷酸鐵鋰，LMO錳酸鋰。NCA和NCM比較相似，算是材料中的近親，因此在這里歸為一類說。

LCO=LiCoO2,layered,NMC=LiNixMnyCozO2,layered,NCA=LiNi1-y-zCoyAlzO2,layered,LMO=LiMn2O4spinel,LFp=LiFepO4olivine

從這個(gè)圖中，我們可以看出：

•LFp材料

Energy能量最低(悲劇，容量低是一方面，3.4V的低電壓才是問題，反面例子就是鎳錳酸鋰尖晶石，電壓4.7V)。篇幅所限，就不在這里放充放電曲線了。

power功率一點(diǎn)也不低(在鄙研究所自制的中試級(jí)磷酸鐵鋰，5C可以做到130mAh/g滴(當(dāng)然pHOSTECH的也可以......)。包碳+納米化材料倍率性能還是很強(qiáng)大的!

Life壽命和Safety安全性最優(yōu)，這緊要得益于該材料中聚陰離子pO43-的結(jié)合用途，使得氧結(jié)合的更好，與電解液的反應(yīng)活性低，不像三元材料那樣更容易出現(xiàn)一些出現(xiàn)氧氣鼓泡等現(xiàn)象。壽命上，一般認(rèn)為可以4000次循環(huán)。

Cost成本，磷酸鐵鋰還不錯(cuò)，成本上僅次于LMO錳酸鋰材料(這個(gè)東西，空氣燒，錳源又便宜)，第二有競爭力。磷酸鐵鋰的原料，磷鐵鋰都比較便宜，但是做成納米粉要一些成本，熱解決又要在惰性氣氛下進(jìn)行，種種工藝要求，導(dǎo)致該材料的成本(國產(chǎn)的約莫10W/t)不像LMO那么低(6~7W/t)，但是比起NMC(13W/t)，LCO(更貴)還是便宜一些的。

原由：鈷比鎳貴(我國貧鈷啊有沒有)，鎳比錳鐵要貴，用什么原料，有什么成本。

•然后再比較分解以下NCM/NCA材料

能量最有優(yōu)點(diǎn)(電動(dòng)汽車就想跑遠(yuǎn)點(diǎn)，這個(gè)最緊要)。此外隨著高鎳NCM材料的研發(fā)推出，這個(gè)材料的能量密度還能有進(jìn)一步的提升

功率還可以(其實(shí)也夠用了，有關(guān)純電動(dòng)汽車，能量比功率特性更為緊要，有關(guān)豐田prius這種混動(dòng)車，功率特性才更緊要，但前提是能量不能太挫)

壽命，也不錯(cuò)。之前的時(shí)候，三元材料可能壽命在1000次左右，但是近幾年來隨研發(fā)工作的進(jìn)展，該材料的壽命已經(jīng)可以達(dá)到2000周(猶如標(biāo)準(zhǔn)是還能保持80%還是多少，記不清了)，這就已經(jīng)很可觀了，比如你電動(dòng)汽車，一天一充，一年365次，2000次夠你6年了，好多人這時(shí)都打算換車?yán)病?/p>

成本有點(diǎn)高(先承認(rèn)這點(diǎn))。

畢竟用了些鎳鈷金屬，成本高點(diǎn)正常，但是這個(gè)材料至少比LCO鈷酸鋰便宜，所以以后在日常電子消費(fèi)品范疇，取代LCO材料還是比較有前途的。

安全差，尤其是相有關(guān)磷酸鐵鋰而言，NCM/NCA材料充電時(shí)會(huì)往外冒氧氣，使用中出事的可能性也高于LFp材料，三元材料電池安全性一直存在一些問題。

但是說到這里，電池里不惟有正極材料，我們還可以通過電解液成分調(diào)節(jié)，隔膜優(yōu)化(陶瓷隔膜神馬)以及優(yōu)化電池控制系統(tǒng)(冷卻，安全防護(hù))來減輕這個(gè)問題。雖然NCM/NCA材料的安全性一直算是個(gè)問題，但是還是有提高的空間和處理的方法的。說能完全處理安全問題的，我認(rèn)為都是在耍流氓。電池控制系統(tǒng)，是盡可能提高安全度，不可能保證100%安全。

哪一個(gè)更安全?

所以在此比較一下這兩個(gè)材料，最緊要的能量密度上NCM/NCA完勝，壽命上NCM/NCA不差，安全上NCM/NCA差些，但是不嚴(yán)重，功率不算太緊要，兩者都不錯(cuò)，成本上NCM/NCA高一點(diǎn)。

•但是在這里留意了：成本上NCM/NCA高，是單位質(zhì)量的成本(rmb/kg)。

考慮到單位質(zhì)量的NCM/NCA能量密度高(Wh/kg)，所以折合成單位能量的成本的話(rmb/Wh)，NCM/NCA還更加有優(yōu)點(diǎn)一些，所以從單位材料的成本來單純計(jì)算，結(jié)果可能是比較有欺騙性的。

說到這里，我忍不住要吐槽：你們天天嫌電動(dòng)汽車貴，就是因?yàn)殡姵赜玫亩啵褪且驗(yàn)閱挝荒芰康某杀?rmb/Wh)這個(gè)數(shù)太高，其實(shí)真的很難降啊，我們都快喝西北風(fēng)了啊啊啊啊==

•另外一點(diǎn)，就是磷酸鐵鋰放電平臺(tái)太平，不好做電池控制系統(tǒng)啊，NCM/NCA這方面就要好些。

不過作為一名磷酸鐵鋰研究狗，我也得為我們的材料說幾句話：在追求安全性、倍率性的場合，磷酸鐵鋰離子電池還是有優(yōu)點(diǎn)的，尤其是請(qǐng)?zhí)焯斐持妱?dòng)汽車、電池不安全的人多為我們磷酸鐵鋰投票。

此外磷酸鐵鋰不要用鎳鈷這些玩意，有關(guān)國家資源安全是有所幫助的(好吧，其實(shí)也用不太多，不過這產(chǎn)業(yè)一旦大了用量也可觀);

還有，磷酸鐵鋰材料畢竟壽命還是最好的，所以在某些要求時(shí)間的場合，它有優(yōu)點(diǎn)(比如有的電池便宜，但是壽命可能只是磷酸鐵鋰的一半不到，折合使用時(shí)間后成本就不相同了，我才不告訴你是LMO呢)，大家要學(xué)會(huì)算賬。

在一些能量密度要求不是特別高的場合，磷酸鐵鋰還是有優(yōu)點(diǎn)的，比如儲(chǔ)能等新范疇。

所以，說來說去，為了讓純電動(dòng)汽車跑的更遠(yuǎn)，能量密度更高的電池更受酷愛。

參考文獻(xiàn)：TheCurrentMoveofLithiumIonbatteriesTowardstheNextphase.Adv.EnergyMater.2012,DOI:10.1002/aenm.201200028