兩輪、三輪電動(dòng)車電池選三元還是鐵鋰
2024年12月19日 12:06
目前市場上，針對兩輪、三輪電動(dòng)車的鋰電池pack主要有三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池pack這兩種主流選擇。它們各有優(yōu)劣，不同的使用場景和需求下，二者的表現(xiàn)也不盡相同。所以，對于廣大電動(dòng)車用戶來說，了解這兩種鋰電池的特點(diǎn)，并做出正確的選擇就顯得十分必要了，這不僅關(guān)乎出行體驗(yàn)，更涉及到使用安全以及電池的使用壽命等諸多重要方面。
二、磷酸鐵鋰電池特點(diǎn)
（一）優(yōu)勢
1. 長循環(huán)壽命
磷酸鐵鋰電池在常溫環(huán)境下有著出色的循環(huán)充放電能力，在0.5C充，1C放的工況下，通?？梢赃_(dá)到2000次以上，這意味著可以減少更換電池的頻率，為使用者節(jié)省成本。
2. 安全性強(qiáng)
磷酸鐵鋰電池在充放電過程中，結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，不易發(fā)生熱失控、爆炸以及火災(zāi)等危險(xiǎn)事故。從熱穩(wěn)定性方面來講，比如在針刺試驗(yàn)中，磷酸鐵鋰電池的溫度僅升至 400℃，除冒煙現(xiàn)象外，電池不會(huì)自燃。所以在各種復(fù)雜使用環(huán)境下，磷酸鐵鋰電池的安全性表現(xiàn)都較為出色，能讓使用者更加放心。
3. 能量密度較高
相較于傳統(tǒng)的鉛酸電池，磷酸鐵鋰電池有著明顯的能量密度優(yōu)勢。磷酸鐵鋰電池的能量密度通常在 140-180 Wh/kg 的范圍內(nèi)，而鉛酸電池能量密度一般在 30-50 Wh/kg 之間，這意味著在同等電量需求下，磷酸鐵鋰電池的體積和重量僅為鉛酸電池的1/3左右。應(yīng)用在兩輪、三輪電動(dòng)車上，能使車輛整體更加輕便，并且對電動(dòng)車的續(xù)航以及動(dòng)力性能等方面也有著積極的提升作用，讓車輛在行駛過程中可以更靈活、更高效。
4. 高溫性能好
磷酸鐵鋰電池在外部溫度較高時(shí)，依然能夠保持較好的工作狀態(tài)。其工作溫度可以達(dá)到- 20℃~60℃，能夠長時(shí)間在高溫環(huán)境下運(yùn)行而不顯著影響電池壽命。例如在炎熱的夏季，或者一些常年氣溫較高的地區(qū)使用時(shí)，它的可靠性更高。不過需要注意的是，在 50-60℃的長時(shí)間高溫環(huán)境下，鋰電池的電解液 會(huì)發(fā)生熱分解等反應(yīng)，導(dǎo)致電池在高溫環(huán)境下的電量下降。
5. 環(huán)保性佳
磷酸鐵鋰電池整個(gè)生產(chǎn)過程無毒，所使用的原料也無毒，不含有稀有金屬和有毒物質(zhì)，且材料可以回收利用，契合當(dāng)下環(huán)保理念。像鉛酸電池含有鉛等重金屬，在使用和維護(hù)過程中易發(fā)生泄漏，對環(huán)境造成污染，而磷酸鐵鋰電池很好地避免了這類問題，無論是生產(chǎn)環(huán)節(jié)還是后續(xù)使用直至報(bào)廢回收，都能最大程度降低對環(huán)境的不良影響。
6. 自放電率低
磷酸鐵鋰電池的自放電率相對較低，也就是說在長時(shí)間不使用時(shí)，電池電量損失的速度比較慢。對于那些使用電動(dòng)車頻率不高的車主來說，這一特點(diǎn)就顯得尤為重要了，它可以有效減少電量的浪費(fèi)情況，確保在下次需要使用電動(dòng)車時(shí)，電池依然能保持足夠的電量，避免出現(xiàn)因長時(shí)間放置后電量耗盡，影響正常出行的尷尬局面。
（二）劣勢
1. 放電平臺與能量密度局限
雖然磷酸鐵鋰電池有諸多優(yōu)點(diǎn)，但它的能量密度對比三元鋰電池仍存在一定差距。這就導(dǎo)致在一些對續(xù)航要求極高、追求長續(xù)航的二輪車使用場景中會(huì)受到限制，比如同樣電量規(guī)格的電池，搭載三元鋰電池的車輛可能續(xù)航里程更遠(yuǎn)，而磷酸鐵鋰電池的車輛續(xù)航里程相對會(huì)短一些，在長距離出行需求時(shí)可能無法滿足使用者一次到達(dá)目的地的期望，中途可能需要多次充電。
2. 一致性較差
在目前的市場上，磷酸鐵鋰電池相關(guān)產(chǎn)品的品質(zhì)參差不齊。由于其本身存在內(nèi)阻高、一致性差的問題，這會(huì)影響到整體的循環(huán)充放電次數(shù)。比如有的電池可能因?yàn)橐恢滦圆患?，在使用過程中各電芯的性能表現(xiàn)不同步，導(dǎo)致整個(gè)電池pack組的性能無法充分發(fā)揮，不僅影響續(xù)航，還可能減少電池的實(shí)際使用壽命，給用戶帶來諸如續(xù)航不穩(wěn)定等潛在困擾，使用體驗(yàn)大打折扣。
3. 冬季性能打折
在低溫環(huán)境下，磷酸鐵鋰電池的放電容量會(huì)明顯減少，這對北方等寒冷地區(qū)的使用者來說是比較不利的。像特斯拉磷酸鐵鋰電池版 Model 3 車型在冬季低溫條件下，其續(xù)航里程會(huì)減少約 35% 左右，有的車主甚至反映車輛停放在室外一晚，續(xù)航就減少了 50 多公里。低溫使得電池活性受到影響，車輛的放電功率受限，輸出給電機(jī)的功率減少，直觀感覺就是加速性能減弱，整體的續(xù)航能力明顯下降，給冬季的日常出行帶來諸多不便。
三、三元鋰電池特點(diǎn)
（一）優(yōu)勢
1. 能量密度高
三元鋰電池的能量密度通常高于磷酸鐵鋰電池，其能量密度通常在 180 - 230 Wh/kg，高鎳三元鋰電池甚至能超過 250 Wh/kg。這是因?yàn)槿囯姵氐幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)和材料特性決定了其在能量存儲(chǔ)方面具有優(yōu)勢。所以在同等體積和重量下，三元鋰電池能提供更多的電量，使車輛的續(xù)航里程更長。這也是一些追求長續(xù)航和高性能車型更傾向于選擇三元鋰電池的重要原因之一。例如，同樣是兩輪或三輪電動(dòng)車，搭載三元鋰電池的可能比搭載磷酸鐵鋰電池的在滿電狀態(tài)下能多跑不少路程，更能滿足長距離出行的需求。
2. 充電速度快
三元鋰電池支持快速充電，它能夠在短時(shí)間內(nèi)吸收大量電能，顯著縮短充電周期?？斐浔澈蟮拿孛茉谟陔姵氐膬?nèi)部化學(xué)反應(yīng)和外部充電設(shè)備的配合，通過優(yōu)化電池設(shè)計(jì)和采用高效充電技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)快速充電，同時(shí)確保電池壽命不受太大損害。像一些電動(dòng)車使用三元鋰電池，在配套的快充充電樁支持下，可能僅需數(shù)十分鐘就能將電量充到較高水平，比如充至 80% 左右，這無疑為用戶節(jié)省了大量時(shí)間，尤其對于那些時(shí)間比較緊張，需要快速補(bǔ)充電量繼續(xù)出行的用戶來說，是非常便利的。
3. 低溫性能好
在低溫環(huán)境下，三元鋰電池的性能衰減程度相對較小，環(huán)境溫度在 0 到 - 20℃時(shí)，電池只會(huì)衰減 10%左右，且三元鋰電池低溫極限可低至 - 30℃，更適合北方冬季極寒天氣。對于生活在寒冷地區(qū)，冬季也要經(jīng)常使用兩輪、三輪電動(dòng)車出行的用戶而言，三元鋰電池在低溫下能保持較好的動(dòng)力輸出和續(xù)航能力這一特點(diǎn)就顯得格外重要了。
（二）劣勢
1. 循環(huán)壽命較短
相較于磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池的循環(huán)充放電次數(shù)相對少一些。通常情況下，磷酸鐵鋰電池能達(dá) 2000 次充放電循環(huán)以上，而三元鋰電池一般在 1500 左右。
2. 成本較高
三元鋰電池因使用鎳鈷錳或鎳鈷鋁等貴金屬材料，工藝復(fù)雜，導(dǎo)致成本偏高。所以購買搭載三元鋰電池的兩輪、三輪電動(dòng)車時(shí)，往往價(jià)格也會(huì)相對更高一些，這使得部分對價(jià)格較為敏感的消費(fèi)者可能會(huì)望而卻步。
3. 安全性存在挑戰(zhàn)
三元鋰電池在過充、短路或高溫環(huán)境下可能出現(xiàn)熱失控等安全隱患。從一些針刺試驗(yàn)來看，三元鋰在針刺后突然升高到 500℃以上，開始劇烈燃燒。因此，為保障其使用安全，需要在電池管理系統(tǒng)和車輛設(shè)計(jì)等方面采取更加嚴(yán)格的措施，避免引發(fā)安全事故。
4. 環(huán)境影響問題
在生產(chǎn)和回收過程中，三元鋰電池對環(huán)境會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。其生產(chǎn)過程中使用的鎳、鈷等金屬材料，開采和加工環(huán)節(jié)可能涉及到一些環(huán)境問題，比如鈷開采可能會(huì)帶來生態(tài)破壞、污染等情況。而且在電池報(bào)廢后的回收處理，如果處理不當(dāng)，也可能對環(huán)境造成污染，不像磷酸鐵鋰電池那樣整個(gè)生產(chǎn)過程無毒，材料可回收利用且契合環(huán)保理念，這也是其在環(huán)保方面存在的不足之處。
四、實(shí)際應(yīng)用場景對比
（一）南方地區(qū)
在南方地區(qū)，氣溫相對較高，冬季也較為溫和，這樣的環(huán)境對磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的使用表現(xiàn)有著不同影響。
磷酸鐵鋰電池在南方日常使用中優(yōu)勢較為明顯。首先，它的高溫性能好，運(yùn)行溫度范圍可達(dá) - 20℃~60℃，南方夏季炎熱，或者常年氣溫偏高的情況下，它能夠長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，且熱穩(wěn)定性方面的表現(xiàn)要比三元鋰電池好很多，出現(xiàn)異?，F(xiàn)象甚至自燃的幾率更低。此外，從環(huán)保角度來看，其整個(gè)生產(chǎn)過程無毒，原料也無毒，不含有稀有金屬和有毒物質(zhì)，還可回收利用，契合南方地區(qū)人們對環(huán)保的重視理念。還有就是它自放電率低，對于那些使用電動(dòng)車頻率不高的南方車主來說，長時(shí)間不使用時(shí)，電池電量損失速度慢，能確保下次用車時(shí)還有足夠電量。
三元鋰電池在南方同樣有其可用之處。它能量密度高，在同等體積和重量下，能提供更多的電量，使得車輛續(xù)航里程更長，這對于一些偶爾有長距離出行需求的南方用戶是比較有吸引力的。并且充電速度快，若有急需補(bǔ)充電量繼續(xù)出行的情況，在配套的快充充電樁支持下，可能僅需數(shù)十分鐘就能將電量充到較高水平，節(jié)省了時(shí)間成本。不過，需要注意的是，從安全性方面考慮，三元鋰電池在過充、短路或高溫環(huán)境下可能出現(xiàn)熱失控等安全隱患，在南方夏季高溫時(shí)，相比磷酸鐵鋰電池，對電池管理系統(tǒng)等安全保障措施的要求會(huì)更高一些。
綜合來看，對于南方日常出行、短途運(yùn)輸?shù)瘸Ｒ姂?yīng)用場景，磷酸鐵鋰電池憑借其安全性、高溫性能以及環(huán)保等優(yōu)勢，是一個(gè)較為合適的選擇。但如果使用者對長續(xù)航以及充電速度有較高要求，且能確保電池安全管理到位的話，三元鋰電池也可以滿足相應(yīng)需求。
（二）北方地區(qū)
北方地區(qū)寒冷天氣居多，這對磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的性能考驗(yàn)比較大，二者在低溫性能、續(xù)航能力等方面存在明顯差異。
磷酸鐵鋰電池在低溫環(huán)境下存在一定劣勢，當(dāng)環(huán)境溫度下降至冰點(diǎn)以下時(shí)，電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)速率會(huì)減緩，導(dǎo)致電池容量減少、放電效率降低，其低溫極限一般為 - 20℃，在低于這個(gè)溫度時(shí)放電能力會(huì)大幅下降。
而三元鋰電池的低溫性能相對較好，一般可低至 - 30℃，在溫度在 0 到 - 20℃時(shí)，電池衰減程度也比磷酸鐵鋰電池低，通常衰減 10% 到 30%，三元鋰的電池衰減一般低 10%。低溫環(huán)境下也不會(huì)讓充電變慢，能在北方寒冷的冬季保持較好的動(dòng)力輸出和續(xù)航能力，更契合北方地區(qū)冬季使用電動(dòng)車出行的需求。
所以，在北方地區(qū)冬季使用時(shí)，綜合考慮低溫對電池性能的影響以及出行對續(xù)航等方面的要求，三元鋰電池要比磷酸鐵鋰電池更適合，能夠更好地應(yīng)對北方寒冷天氣給電動(dòng)車使用帶來的挑戰(zhàn)，保障使用者在冬季也能相對順暢地出行。
五、選擇建議
（一）注重續(xù)航與充電速度
如果您經(jīng)常需要長途出行，或者所處的環(huán)境充電設(shè)施不太完善，需要快速補(bǔ)充電量，那么三元鋰電池會(huì)是更值得考慮的選擇。
首先，三元鋰電池有著較高的能量密度，這意味著在同等體積和重量下，三元鋰電池能存儲(chǔ)更多的電能，從而使車輛的續(xù)航里程更長。比如同樣是兩輪或三輪電動(dòng)車，搭載三元鋰電池的可能比搭載磷酸鐵鋰電池的在滿電狀態(tài)下能多跑不少路程，滿足長距離出行的需求，讓您無需頻繁擔(dān)心電量不足的問題，在長途旅程中更加安心。
其次，三元鋰電池的充電速度相對較快。它能夠在短時(shí)間內(nèi)吸收大量電能，顯著縮短充電周期。在配套的快充充電樁支持下，可能僅需數(shù)十分鐘就能將電量充到 80% 左右，這對于時(shí)間緊張、急需補(bǔ)充電量繼續(xù)出行的情況非常便利，能幫您節(jié)省大量時(shí)間。例如在日常使用中，若您臨時(shí)有緊急事務(wù)要處理，需要盡快讓電動(dòng)車恢復(fù)電量再次出發(fā)，三元鋰電池的快速充電優(yōu)勢就能得到很好的體現(xiàn)。
所以，對于這類對續(xù)航和充電速度有較高要求的用戶來說，三元鋰電池憑借其能量密度高、充電速度快的特點(diǎn)，可以更好地適配相應(yīng)的使用場景，保障出行的順暢與便利。
（二）看重電池壽命與經(jīng)濟(jì)性
要是您使用電動(dòng)車的頻率較高，期望電池能用較長時(shí)間，而且對成本方面比較敏感的話，磷酸鐵鋰電池會(huì)是一個(gè)較好的選擇。
一方面，磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命表現(xiàn)出色，這意味著磷酸鐵鋰電池使用周期更能長，減少了更換電池的頻率，長期下來可以為您節(jié)省不少成本。比如作為快遞配送員，每天頻繁使用電動(dòng)車，磷酸鐵鋰電池較長的循環(huán)壽命就能減少更換電池的支出，更具經(jīng)濟(jì)性。
另一方面，磷酸鐵鋰電池的成本相對較低。它的正極材料只需磷源、鐵源和鋰鹽等，工藝相對簡單，價(jià)格上具有優(yōu)勢。
此外，磷酸鐵鋰電池安全性強(qiáng)，在充放電過程中結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，不易發(fā)生熱失控、爆炸以及火災(zāi)等危險(xiǎn)事故，在日常使用中能讓您更加放心。
綜合來看，對于注重電池使用壽命以及成本控制的用戶，磷酸鐵鋰電池憑借其長循環(huán)壽命、較低成本和高安全性等優(yōu)勢，是更為合適的選擇。
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