磷酸铁锂电池的能量密度上限(磷酸锰铁锂能量密度)

锂电池和铁锂电池哪个适合做12V的移动电源？

锂电池。其18650电池的能量密度已达到232Wh/kg，未来将进一步提升至293Wh/kg。相比之下，目前国内主流磷酸铁锂电池的能量密度仅为150Wh/kg左右。

一般来说同样体积之下锂电池的容量更大一点。例如电动汽车的电池，目前也是三元锂电池和磷酸铁锂电池两种。

作为移动电源来说，锂电池应该更方便一点。而且三元锂电池的标准电压为3.7v而磷酸铁锂电池为3.2v，单位重量下三元锂电池容量更大。

优点

1、能量比较高。具有高储存能量密度，已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；

2、使用寿命长，使用寿命可达到6年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池1C（100%DOD）充放电，有可以使用10,000次的记录；

3、额定电压高（单体工作电压为3.7V或3.2V），约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压，便于组成电池电源组；锂电池可以通过一种新型的锂电池调压器的技术，将电压调至3.0V，以适合小电器的使用。

三元锂电池能量密度

能量密度关于能量密度，这是一个影响新能源汽车续航表现的指标。在这个参数上，磷酸铁锂电池电芯的能量密度只有110Wh/kg左右，而三元锂电池电芯一般是200Wh/kg。换句话说，同样重量的电池，三元锂电池的能量密度是磷酸铁锂电池的1.7倍，可以给新能源汽车带来更长的续航时间。安全新能源汽车有一点让车主谈色变，那就是自燃。每年都有很多新能源汽车自燃的事故。归根结底，这和电池的稳定性有关。在这方面，磷酸铁锂电池是目前热稳定性最好的动力电池，在安全性上比三元锂电池有绝对优势。磷酸铁锂电池的电热峰值高达350°C，电池内部化学成分需要达到500~600°C才开始分解。但是三元锂电池的热稳定性很一般，300℃左右就会开始分解。温差效率当然，磷酸铁锂电池虽然耐高温，但是三元锂电池的耐低温性能更好，这是制造低温锂电池的主要技术路线。在零下20C，三元锂电池可以释放70.14%的容量，而磷酸铁锂电池只能释放54.94%的容量。而且因为在低温下，三元锂电池的放电平台远高于磷酸铁锂电池的电压平台，启动更快。充电效率一方面，三元锂电池效率更高。锂电池采用限流限压法充电，即第一阶段恒流充电，此时电流大，效率高。恒流达到一定电压后，进入第二阶段恒压充电。此时电流小，效率低。所以衡量两者的充电效率，用的是恒流充电容量与电池总容量的比值，称为恒流比。实验结果表明，10°C以下充电时两者差别不大，10°C以上充电时距离会拉大，20°C充电时三元锂电池恒流比52.75%，磷酸铁锂电池恒流比10.08%，前者是后者的5倍。循环寿命磷酸铁锂电池的循环寿命优于三元锂电池。三元锂电池理论寿命为2000次循环，但基本达到1000次循环时，容量下降到60%。即使是业内优秀的特斯拉，3000次循环后也只能保持70%的电量，而磷酸铁锂电池同样的循环后仍能有80%的容量。写在最后相比之下，磷酸铁锂电池安全、寿命长、耐高温；三元锂电池具有重量轻、充电效率高、耐低温等优点。所以，两者差异的各自适应性，才是两种雄性共存的原因。

锂电工程人随便聊一聊的行业知识-磷酸铁锂

这几年自称锂电行业从业者，但作为工程管理者，关注点很少落在基础原理上。

如锂电工程要求避免引入“铜铁锌”，几乎是行业内众所周知的原则，但金属杂质的影响机理是怎样，铜铁锌到底哪一个危害更大，很多人一时答不上。

我想用几篇文章，将我遇到的疑问解答一番，说不定偶有几点能解工程同行的惑。

此为第一篇。

现在我正在一家大型的磷酸铁锂正极材料厂施工，就从磷酸铁锂说起吧。

三元锂电池和磷酸铁锂电池，是目前电动汽车最常用的两种锂离子动力电池，占所有装机量的95%以上。前者能量密度高，续航能力强；后者安全性好，成本低。

磷酸铁锂（LiFePO4）的准确化学名称应是磷酸亚铁锂，因为铁的化合价一般是+2价和+3价。+2价是亚铁离子，+3价是铁离子。LiFePO4里的铁显+2价，所以应念磷酸亚铁锂，一般称磷酸铁锂。

下次如果你想装一下，可以这样开场“我们这条磷酸亚铁锂生产线......”

最近几年的趋势是三元电池市场份额一路攀升，磷酸铁锂则相应下滑，不过短短数月，行业变天，舆论大呼，三元锂电或被判死刑？

我梳理了下几个关键节点，看看都有哪些重量级的公司或机构在给磷酸铁锂抬轿子。

特斯拉： 2月19日，特斯拉宣布自主研发不含钴的电池，以大家对特斯拉的超高期待，不免都激动的猜测，到底是什么黑科技，结果人家说的就是磷酸铁锂。据悉，23万起售的磷酸铁锂版本的Model 3年内上市，你要不要来一辆。 磷酸铁锂行情就此引燃。

比亚迪： 3月29日，比亚迪发布“刀片电池”，本质依然还是磷酸铁锂，只是用CTP（Cell to PACK，是电芯直接集成为电池包，从而省去了中间模组环节）的思路提高了成组效率，变相提升了成组后的能量密度。这件事的意义可比为全世界人民缝口罩来得大， 之前还没有谁这么讨巧的一揽子解决电动车的续航、成本、安全性问题。

工信部： 5月12日，工业信息化部发布了三项强制性国家标准，每个都强制规定电动车的电池热失控后，5分钟内不能起火、不能爆炸，为乘员预留安全逃生时间。2021年1月1日起开始实施。 磷酸铁锂高呼：皇上英明，三元电池只能委屈巴巴：臣妾做不到啊。

太阳能能量密度低，晒在身上顶多出汗，核能的能量密度高，一小块爆炸就天崩地裂，这种能量密度的对比，我们有生活经验，感觉得到。

但磷酸铁锂凭什么比三元材料能量密度低呢，如果还是凭生活经验， 我们难免会这么觉得，上帝是公平的，磷酸铁锂更便宜，一分钱一分货吧。

有一种说法是，磷酸铁锂的晶体结构是稳定的橄榄石结构，但是成也结构败也结构，这也会让充放电过程中锂离子不好移动（可以理解为房间里塞满了奇形怪状的石头，锂离子在里面进出碍手碍脚），最直观的表现就是，电池容量低。但这种定性的判断还是不能让我满意。

我试着从质量能量密度的公式入手，推导下看看谁起决定作用。

能量密度 是指单位质量或单位体积的电池所给出的能量，也称为比能量。

这里我们用单位质量的能量密度，即质量能量密度的计算公式。

其中，电池平均工作电压，两者差不太多，磷酸铁锂是3.4V，三元是3.6V，简单起见，假设相同。 质量能量密度与质量比容量近似成正比。

理论质量比容量 ，是假定单位质量的材料中锂离子全部参与电化学反应所能够提供的容量。

其中，电极反应时的得失电子数，两者为1。于是理论质量比容量与材料的摩尔质量成反比。 近似的，质量能量密度与材料的摩尔质量成反比。

摩尔质量指1mol微粒的质量，在数值上等于该物质的相对分子质量。对一种确定了分子式的物质，摩尔质量是个定值。

磷酸铁锂的摩尔质量是157.76g/mol，计算出理论质量比容量是170mA.h/g。三元材料的摩尔质量根据镍钴锰三种元素的比例不同稍有不同，如NCM(1:1:1)(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)摩尔质量为96.461g/mol，计算出理论质量比容量是278mA.h/g。

材料的分子式确定了能量密度的理论上限。磷酸铁锂的摩尔质量大于三元材料这一无法改变的化学特性，决定了磷酸铁锂的能量密度永远不能超过三元材料。

刀片结构说到底是一种结构创新，是前文提到的CTP（Cell to PACK）技术的一种。

这里再详细解释下，一般电动汽车上搭载的电池包，由电芯（Cell）组装成为模组（Module），再把模组安装电池包（Pack）里，形成了“电芯-模组-电池包”的三级装配模式。而CTP是电芯直接集成为电池包，从而省去了中间模组环节。

有行业专家用一个形象的比喻进行了解释： 把皮鞋放进鞋盒，鞋盒放入鞋柜，皮鞋就相当于电池，鞋盒是模组，鞋柜则是电池包。鞋盒存在的目的是为了让鞋柜中的鞋可以井然有序地存放。无模组技术（如刀片结构）就是把“鞋盒”拿掉，依然让“鞋子”整齐地排列在“鞋柜”中。

于是我们自然会提出一个问题，刀片结构可以用到其他电池材料上吗？

答案是肯定的。刀片电池的结构创新不仅对铁锂材料适用，扩展到其他材料上也同样有效，因此理论上也可以有三元刀片。只是因为本身三元锂材料的安全性就比不上磷酸铁锂材料，尤其是大电芯无模组下的能量起伏会比现在的小电芯要更大，一旦失效会产生更为严重的后果。

只要能系统的解决安全性问题，三元刀片和其他类型材料的刀片也有广阔的应用空间，可以让老司机们有更大的选择空间，比如1000公里续航的SUV。

我觉得不会。

就像前几年，三元只是势头盛，但从没有机会将铁锂逼上绝路。这次反过来也会是一样。

首先，大家各有各的应用场景，再不济，3C数码和电动工具还是首选三元材料的。

其次，技术是个动态进步的过程。解决安全性问题大家都没停下脚步。

说到底，两者是东边不亮西边亮，还远没到东风压倒西风的局面。对于企业来说，两条腿走路比一条腿走路强。

朱科

2020年6月2日

新能源汽车的电池能量密度一般有多少？

目前用于电动汽车的锂电池能量密度约在100～150Wh/kg左右，比铅酸电池高出2～3倍，且循环性要远远高于铅酸电池，所以目前锂离子电池是开发电动汽车的首选电池。

注意：

能量密度，指的是单位质量或单位体积的电池所放出的能量，即体积比能量或质量比能量。能量密度和功率密度都是一个会变化的量，电池在使用多次以后能量密度会降低（电池容量衰减），功率密度也会下降，并且这两个量也是随着环境的变化而变化的，比如在极为寒冷或炎热的季节中它们都会发生一定程度的变化（一般是减少）。

目前还没有任何一种电池的能量密度可以达到实用化的驱动电动汽车具有几百公里的续航里程。提高电池的能量密度也是目前电池研发中的重中之重，在安全性得到解决的前提下，如果电池的能量密度可以达到300～400Wh/kg的话，就具备了和传统燃油机车较量续航里程的资本。

但是电池还有一个知名的问题就是寿命，电池的能量密度会随着电池的使用而衰减，并且这种衰减并非是线型的，而可能是突然的降低，所以，在开发车用电池的时候，循环性同样是决定性的因素。

碳酸铁锂与磷酸铁锂价格差

碳酸铁锂与磷酸铁锂相比较价格差价为1.2万元。磷酸铁锂电池0.6元/wh，而碳酸铁锂0.8元/wh。以60kwh的电池计算，碳酸铁锂电池成本4.8万元，磷酸铁锂3.6万元。

目前磷酸铁锂电池的能量密度能达到的最大值是多少?哪个国家哪个车企处于领先

磷酸铁锂电池能量密度在110Wh/kg左右，三元锂电池的充放电循环次数是800左右，磷酸铁锂电池的充放电循环次数是2000左右。磷酸铁锂电池储存温度-10~35℃，磷酸铁锂电池放电工作温度-20~65℃。

关于磷酸铁锂电池的能量密度上限和磷酸锰铁锂能量密度的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。微信号:ymsc_2016