LFP磷酸铁锂电池和NMC三元锂电池有什么区别？

时间： 2023-11-10 来源：格瑞普官网

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LFP电池是指磷酸铁锂电池(Lithium Iron Phosphate Battery)的简称。它是一种新型的锂离子电池，由锂离子电池的一种，具有高能量密度、长寿命、安全性好等特点，被广泛应用于电动汽车、储能系统、电动工具等领域，既然如此，那LFP磷酸铁锂电池和NMC三元锂电池的区别有哪些呢？

图 1

LFP电池的正式名称为锂铁磷酸锂电池，它的正极材料是磷酸铁锂(LiFePO4)，负极材料是石墨，电解质是有机溶液。与其他类型的锂离子电池相比，LFP电池具有以下几个特点：

1、高能量密度：LFP电池具有较高的能量密度，能够提供较长的续航里程。这使得它成为电动汽车等领域的理想选择。

2、长寿命：LFP电池具有较长的寿命，可以进行大约2000到5000次的充放电循环，大大延长了电池的使用寿命。

3、安全性好：LFP电池在安全性方面表现优异，不易发生过热、燃烧等危险情况。这得益于其正极材料的稳定性和抗热性能。

4、不含重金属：LFP电池不含有汞、铅等重金属，对环境友好，符合环保要求。

由于上述优点，LFP电池在电动汽车、储能系统、电动工具等领域得到了广泛应用。在电动汽车领域，LFP电池的高能量密度和长寿命使得车辆能够拥有更长的续航里程，并且减少了电池更换的频率，提高了电动汽车的经济性。在储能系统领域，LFP电池可以用于储存太阳能、风能等可再生能源，提供持续稳定的电力供应。在电动工具领域，LFP电池具有轻便、高效、安全等特点，被广泛应用于各类电动工具中。

图 2

LFP磷酸铁锂电池和NMC三元锂电池的区别有哪些？　　

1、能量密度：NMC三元锂电池>LFP磷酸铁锂电池

能量密度是评价电池性能的重要指标。一般来说，能量密度越高，电池单位重量或体积所能容纳的电量就越多，续航里程也就越远。例如，两块重量和大小相同的矿石，一块杂质多一点，一块杂质少一点，提取率高一点，无疑会更有价值。因此，同样体积下，能量密度越高，蓄电能力越强。

LFP由于其固有的化学特性，电荷低，能量密度约为140Wh/kg。NCM电压高，能量密度基本在240kWh/kg。也就是说，同等重量下，NCM的能量密度是LFP的1.7倍。

目前NCM锂电池有NCM523、NCM622和NCM811三种。这三种锂电池都是根据正极材料中镍、钴、锰的比例来命名的，比如811电池。正极材料主要由80%的镍、10%的钴和10%的锰组成。简单来说就是在之前NCM的基础上将电极材料改为8:1:1。

随着对电池能量密度的要求越来越高，高镍NCM811是电池发展的重点突破方向。选择它的主要原因是镍含量的增加会促进三元(镍钴锰)正极材料的比容量上升，可以进一步扩大电池的能量密度，以及电能储存能力会随着能量密度的增加而上升。

2、安全性：LFP磷酸铁锂电池>NMC三元锂电池

由于材料的原因，LFP 具有最好的热稳定性。电热峰值超过350℃，化学成分在500℃至600℃之间开始分解。但其耐低温性能较差，3500mAh容量的pack，在-10℃环境下工作，100次充放电循环，已经处于报废状态。相比之下，NCM材料不稳定，往往在200度左右容易分解，电解液在高温作用下会迅速燃烧，引发连锁反应，甚至引起车辆自燃!所以很多搭载NCM锂电池的新能源汽车都需要加入温度保护和BMS来保护电池。所以在高温下，磷酸铁锂的安全性是比较高的。

3、低温性能：NMC三元锂电池>LFP磷酸铁锂电池

冬季电动车续航里程衰减普遍，磷酸铁锂电池的低温性能比三元锂电池差。磷酸铁锂的温度下限为-20℃，低温环境电性能较差。 LFP容量保持率在0℃时约为60-70%，-10℃时约为40-50%，-20℃时约为20-30%。NCM的低温极限为-30℃，低温放电性能好。在与LFP同等低温条件下，冬季续航里程衰减小于15%，明显高于LFP。冬季电动车续航里程衰减普遍，磷酸铁锂的低温性能比三元锂电池差。

4、寿命：LFP磷酸铁锂电池>NMC三元锂电池

电池寿命是电池在反复充放电后的衰减，一般电动车充满电后，有效电量衰减到原来电量的80%以下，这就意味着需要更换电池了，更换标准与手机相同。

一般来说，LFP的完整充放电循环次数可达3500次以上。每次充放电后，电量都会衰减一次，衰减数次后，原来的电量将不足80%。例如它每天循环一次，LFP 需要将近 10 年的时间才能开始衰变和更换。

与 LFP 不同，NCM 的寿命比 LFP 电池短。完成2000次以上的充放电循环后，会开始出现衰减现象，时间一般为6年左右。但是，通过电池管理等方法，可以稍微延长电池寿命，但只能延长一点点。

当然，电池组的寿命并不是单个电芯寿命的总和。作为组合，如果其中电池的性能高度一致，则电池组的寿命只能接近单个电池的寿命。

5、制造成本：NMC三元锂电池>LFP磷酸铁锂电池

关于成本，LFP磷酸铁锂电池也有巨大的优势。它们不含贵金属(镍钴元素)，因此生产成本更低。NCM使用多种镍、钴、锰材料，生产高镍电池对工艺环境要求比较严格，目前成本较高。

其次，近年来，锂、钴等金属资源面临紧缺问题，尤其是钴金属，价格暴涨，报价超过20万元/吨。而一吨电解镍的价格，现在也在11万元左右。于是，不少电池企业不得不转向811，提高镍含量，降低钴含量，从而降低成本。

结合能量密度、低温性能、安全性、使用寿命和成本这些因素，LFP和NCM各有优势，但谁胜谁负还真不好说。

在实际使用中，磷酸铁锂具有耐高温、安全稳定性强、价格低廉、循环性能更好等优点。原材料价格低廉，地球上有丰富的磷铁资源，不存在材料供应问题。

综上所述，虽然LFP磷酸铁锂电池和NMC三元锂电池都是锂离子电池，但它们在化学构成、性能特点和应用领域上存在一定区别。选择合适的电池材料需根据具体需求来确定，以充分发挥其优势和特点。

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