有人在網(wǎng)上詢問(wèn)：“特斯拉電動(dòng)汽車采用的鋰電池是否安全？為何不像用磷酸鐵鋰電池呢？”以下的回答來(lái)自鋰電池從業(yè)者。

　　作為在一個(gè)研究所工作的工程師狗，終于有機(jī)會(huì)在自己的領(lǐng)域說(shuō)幾句了。

　　首先糾正一個(gè)概念，“鋰電”是我們一般說(shuō)的“鋰離子電池”的簡(jiǎn)稱，而你所說(shuō)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。

　　現(xiàn)在開始回答，先說(shuō)簡(jiǎn)單版通俗型摘要：

　　特斯拉使用的松下18650鋰電池，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。至于是否絕對(duì)的安全，這個(gè)無(wú)法回答，你如果想說(shuō)自燃，筆者還想說(shuō)汽油車夏天也自燃呢。

　　對(duì)于純電動(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)的是什么？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，車用電池成組后現(xiàn)在一般也就100~150Wh/kg的能量密度，汽油的這個(gè)數(shù)值大概是10000……所以哪怕你像烏龜一樣背一車電池都不見得解決問(wèn)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。

　　現(xiàn)在電池技術(shù)的最大短板，就是能量密度太低，落后于摩爾定律無(wú)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)……

　　所以至于為什么不采用磷酸鐵鋰電池，筆者想說(shuō)，主要原因，應(yīng)該是容量（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，只有3.4V，所以乘出來(lái)的能量就更低了）。實(shí)際的汽車用電池組都是串并聯(lián)組合出來(lái)的，需要用串聯(lián)來(lái)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重要，光說(shuō)容量低是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/span>

　　要對(duì)比幾種正極材料，我們就必須引入這個(gè)圖，即五個(gè)重要性能判據(jù)：

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

　　對(duì)比的材料是NMC/NCA三元材料/NCA，LCO鈷酸鋰，LFP磷酸鐵鋰，LMO錳酸鋰。NCA和NCM比較相近，算是材料中的近親，因此在這里歸為一類說(shuō)。

　　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(wèn)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)，這主要得益于該材料中聚陰離子PO43-

　　的結(jié)合作用，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)一些產(chǎn)生氧氣鼓泡等現(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(jìng)爭(zhēng)力。磷酸鐵鋰的原料，磷鐵鋰都比較便宜，但是做成納米粉需要一些成本，熱處理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(guó)產(chǎn)的大約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。

　　原因：鈷比鎳貴，鎳比錳鐵要貴，用什么原料，有什么成本。

　　然后再對(duì)比分析以下NCM/NCA材料

　　能量最有優(yōu)勢(shì)（電動(dòng)汽車就想跑遠(yuǎn)點(diǎn)，這個(gè)最重要）。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，對(duì)于純電動(dòng)汽車，能量比功率特性更為重要，對(duì)于豐田Prius這種混動(dòng)車，功率特性才更重要，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(lái)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（好像標(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?/span>

　　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)品領(lǐng)域，取代LCO材料還是比較有前途的。

　　安全差，尤其是相對(duì)于磷酸鐵鋰而言，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(wèn)題。

　　但是說(shuō)到這里，電池里不只有正極材料，我們還可以通過(guò)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(lái)減輕這個(gè)問(wèn)題。雖然NCM/NCA材料的安全性一直算是個(gè)問(wèn)題，但是還是有提高的空間和解決的辦法的。說(shuō)能完全解決安全問(wèn)題的，筆者認(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。

　　所以在此對(duì)比一下這兩個(gè)材料，最重要的能量密度上NCM/NCA完勝，壽命上NCM/NCA不差，安全上NCM/NCA差些，但是不嚴(yán)重，功率不算太重要，兩者都不錯(cuò)，成本上NCM/NCA高一點(diǎn)。

　　但是在這里注意了：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還更有優(yōu)勢(shì)一些，所以從單位材料的成本來(lái)單純計(jì)算，結(jié)果可能是比較有欺騙性的。

　　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(guò)作為一名磷酸鐵鋰研究者，筆者也得為我們的材料說(shuō)幾句話：在追求安全性、倍率性的場(chǎng)合，磷酸鐵鋰電池還是有優(yōu)勢(shì)的，尤其是請(qǐng)?zhí)焯斐持妱?dòng)車、電池不安全的人多為我們磷酸鐵鋰投票~。此外磷酸鐵鋰不需要用鎳鈷這些玩意，對(duì)于國(guó)家資源安全是有所幫助的（好吧，其實(shí)也用不太多，不過(guò)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(chǎng)合，它有優(yōu)勢(shì)（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)間后成本就不一樣了，筆者才不告訴你是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(chǎng)合，磷酸鐵鋰還是有優(yōu)勢(shì)的，比如儲(chǔ)能等新領(lǐng)域。

　　所以，說(shuō)來(lái)說(shuō)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青睞。