动力锂电池哪个好？

目前最有希望应用于动力型锂离子电池的正极材料主要有锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)和镍钻锰酸锂(Li(Ni，Co，Mn)O2)三元材料。镍钻锰酸锂三元材料由于钻的资源缺乏与镍、钻成高和价格波动大等原因，普遍认为很难成为电动汽车用动力型锂离子电池的主流，但可以与尖晶石锰酸锂在一定范围内混合使用。

 那么久剩下锰酸锂电池(LiMn2O4)和磷酸铁锂电池(LiFePO4)了，哪个做动力锂电池更好呢? 

 下面从他们的优缺点来对比一下：

 一、磷酸锂铁电池

磷酸铁锂电池的优点

 1、安全性能的改善

 磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质，因此拥有良好的安全性。

 2、寿命的改善

 磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。 

长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右，最高也就500次，而磷酸铁锂动力电池，循环寿命达到2000次以上，标准充电(5小时率)使用，可达到2000次。同质量的铅酸电池是“新半年、旧半年、维护维护又半年”，最多也就1~1.5年时间，而磷酸铁锂电池在同样条件下使用，理论寿命将达到7~8年。综合考虑，性能价格比理论上为铅酸电池的4倍以上。大电流放电可大电流2C快速充放电，在专用充电器下，1.5C充电40分钟内即可使电池充满，起动电流可达2C，而铅酸电池无此性能。

 3、高温性能好

 磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。工作温度范围宽广(-20C--75C)，有耐高温特性磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。 

 4、大容量

 电池在经常处于充满不放完的条件下工作，容量会迅速低于额定容量值，这种现象叫做记忆效应。像镍氢、镍镉电池存在记忆性，而磷酸铁锂电池无此现象，电池无论处于什么状态，可随充随用，无须先放完再充电。

 5、重量轻

 同等规格容量的磷酸铁锂电池的体积是铅酸电池体积的2/3，重量是铅酸电池的1/3。

 6、环保

 磷酸铁锂电池一般被认为是不含任何重金属与稀有金属(镍氢电池需稀有金属)，无毒(SGS认证通过)，无污染，符合欧洲RoHS规定，为绝对的绿色环保电池证。所以锂电池之所以被业界看好，主要是环保考量，因此该电池又列入了“十五”期间的“863”国家高科技发展计划，成为国家重点支持和鼓励发展的项目。随着中国加入WTO，中国电动自行车的出口量将迅速增大，而进入欧美的电动自行车已要求配备无污染电池。

 但有专家表示，铅酸电池造成的环境污染，主要发生在企业不规范的生产过程和回收处理环节。同理，锂电池属于新能源行业不错，但它也不能避免重金属污染的问题。金属材料加工中有铅、砷、镉、汞、铬等都有可能会释放到灰尘和水中。电池本身就是一种化学物质，所以有可能会产生两种污染：一是生产工程中的工艺排泄物污染;二是报废以后的电池污染。  

磷酸铁锂电池也有其缺点：例如低温性能差，正极材料振实密度小，等容量的磷酸铁锂电池的体积要大于钴酸锂等锂离子电池，因此在微型电池方面不具有优势。而用于动力电池时，磷酸铁锂电池和其他电池一样，需要面对电池一致性问题。

 磷酸铁锂电池的缺点

 一种材料是否具有应用发展潜力，除了关注其优点外，更为关键的是该材料是否具有根本性的缺陷。

 国内现在普遍选择磷酸铁锂作为动力型锂离子电池的正极材料，从政府、科研机构、企业甚至是证券公司等市场分析员都看好这一材料，将其作为动力型锂离子电池的发展方向。分析其原因，主要有下列两点：首先是受到美国研发方向的影响，美国Valence与A123公司最早采用磷酸铁锂做锂离子电池的正极材料。其次是国内一直没有制备出可供动力型锂离子电池使用的具有良好高温循环与储存性能的锰酸锂材料。但磷酸铁锂也存在不容忽视的根本性缺陷，归结起来主要有以下几点：  

1、在磷酸铁锂制备时的烧结过程中，氧化铁在高温还原性气氛下存在被还原成单质铁的可能性。单质铁会引起电池的微短路，是电池中最忌讳的物质。这也是日本一直不将该材料作为动力型锂离子电池正极材料的主要原因。

 2、磷酸铁锂存在一些性能上的缺陷，如振实密度与压实密度很低，导致锂离子电池的能量密度较低。低温性能较差，即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。美国阿贡国家实验室储能系统中心主任DonHillebrand博士谈到磷酸锂铁电池低温性能的时候，他用terrible来形容，他们对磷酸铁锂型锂离子电池测试结果表明表明磷酸铁锂电池在低温下(0℃以下)无法使电动汽车行驶。尽管也有厂家宣称磷酸锂铁电池在低温下容量保持率还不错，但是那是在放电电流较小和放电截止电压很低的情况下。在这种状况下，设备根本就无法启动工作。

 3、材料的制备成本与电池的制造成本较高，电池成品率低，一致性差。磷酸铁锂的纳米化和碳包覆尽管提高了材料的电化学性能，但是也带来了其它问题，如能量密度的降低、合成成本的提高、电极加工性能不良以及对环境要求苛刻等问题。尽管磷酸铁锂中的化学元素Li、Fe与P很丰富，成本也较低，但是制备出的磷酸铁锂产品成本并不低，即使去掉前期的研发成本，该材料的工艺成本加上较高的制备电池的成本，会使得最终单位储能电量的成本较高。  

4、产品一致性差。目前国内还没有一家磷酸铁锂材料厂能够解决这一问题。从材料制备角度来说，磷酸铁锂的合成反应是一个复杂的多相反应，有固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐，外加碳的前驱体以及还原性气相。在这一复杂的反应过程中，很难保证反应的一致性。

 5、知识产权问题。目前磷酸铁锂的基础专利被美国德州大学所有，而碳包覆专利被加拿大人所申请。这两个基础性专利是无法绕过去的，如果成本中计算上专利使用费的话，那产品成本将会进一步提高。  

二、锰酸锂电池  

锰酸锂的优点是倍率性能好，制备比较容易，成本较低。缺点是由于锰的溶解导致高温性能和循环性能不佳，通过掺杂铝和烧结造粒，高温性能和循环引得到了很大的提高，基本上能够满足实际使用。总的来说，锰酸锂电池成本低稳定性强低温性强，高温性能较差，衰减稍快。

 锰酸锂有三种：

 1、层状锰酸锂LiMnO2，理论容量285mA·h/g，电压平台4V。层状结构难合成，不稳定，极易生成Li2Mn2O4尖晶石结构而导致电压平台下降，稳定性差，容量不可逆衰减等。

 2、高压尖晶石锰酸锂LiMn2O4，理论容量148mA·h/g，电压平台4.15。高温性能差，55℃以上容量衰减严重。也易生成Li2Mn2O4尖晶石结构而导致电压平台下降，稳定性差，容量不可逆衰减等。工业上锰酸锂目前用的是这种。

 3、尖晶石锰酸锂Li2Mn2O4，电压低(3V)，容量低，循环差，都在研究如何避免这种东西产生。

 三元：为了解决层状锰酸锂的缺陷，通过掺杂金属元素的方法，发明了Ni、Co(Al)取代锰的三元材料LiNiCoMnO2(LiNiCoAlO2)，兼顾了镍酸锂的高容量高电压、锰酸锂的高压高安全性，钴酸锂的良好循环性，同时克服了锰酸锂镍酸锂合成困难且不稳定、钴酸锂成本高的缺点，成为了目前的主流正极材料。理论容量280mA·h/g，电压2.7~4.2，现在实际做出来的容量在160mA·h/g左右。