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宝民采购管理体系电源 近看行业新闻，越看越不对劲，感觉当下的动力电池领域充斥着一股戾气，非要让三元和磷酸铁锂拼个你死我活，更是大有置三元于死地而后快的意思。
事实上，近些年，三元和磷酸铁锂在科研领域是各有所悟，在性能方面各有所精，在商业应用上各有所得，就好比动力电池有两个儿子，一个功课好，一个体育好，成才了都能为社会做贡献，功课好的将来可以当科学家，体育好的可以当运动员，如今你要说功课好的孩子体育不好或者体育好的孩子功课不好，因此他是个坏孩子，那可真的是太荒谬了。
简单粗先回答问题：
磷酸铁锂适合：空间大，有条件装大体积电池，要求安全性能高，需要长时间不间断运营的场景，比如商用车和储能设施。
而三元适合：需要高能量密度，空间有限，客户体验感要求高的场景，比如中高端乘用车。
分工明确。
以上图为例，不同车型里能够容纳的电池体积差异肉眼可见为什么这么说呢？
从结构本质上讲，磷酸铁锂的优势在于：结构稳定、充放电循环寿命较长，但同时也存在能量密度低，充放电效率低，低温表现不佳的问题。
相应的，三元的能量密度高、充放电效率高，同时其也有不耐高温的特性。
去年底，恒大做了个研究报告，影响人们买电动车 主要原因是“续航里程”。当时有个出租车司机抛出一个非常现实的问题，我要接个50公里的订单，而我只有30公里的电，我该怎么办？
至少在目前这个阶段，续航，还是纯电车型用户 关心的问题。
我们从头展开开始说：
首先，尊重材料的本性
无论是磷酸铁锂还是三元作正极，电池的本质都是一个一个的化学反应，而化学元素的特性是与生俱来的，材料改性或者是电池内部改变结构，都必须遵循化学元素的天性。磷酸铁锂和三元就有这样天生的基因不同。
先说磷酸铁锂：
如上图，磷酸铁锂是典型的正交晶系，每一个晶胞含有四个单元，一个八面体FeO4分别和一个四面体PO4与两个八面体LiO6共棱，另外一个四面体PO4又与两个八面体LiO6共棱，这样的结构使得锂离子在充放电时可以自由移动。
而人们所熟知的磷酸铁锂的许多特性则是基于P-O共价键的强大，由于P-O共价键的键能很大，所以稳定性很强，不容易分解，高温或者过充都不会使其结构崩塌。
正因为结构难以，共价键另一端的氧原子就会很老实，很难被氧化而释放。这种化学本质使得磷酸铁锂有很好的耐高温性，电热峰值可达500℃左右，没有氧气的释放，自然着火的概率也低很多。
磷酸铁锂的另一个长处也是由其天生的特性决定的，在锂离子脱嵌时，晶体不会发生重新排列，因此有着很好的可逆性与循环性，在1C/1C的充放电条件下，电压保持正常范围内，普遍充放电可在3000次以上，电池容量还可以较长时间的维持在较高水平。
但没有事物是完，磷酸铁锂也有自身的缺点，例如其结构中相邻的FeO6八面体通过共顶点连接，这种结构使得其导电率低，锂离子扩散速度慢，充放电效率就受到影响。低温环境下，材料活性降低，能够发生移动的锂离子数量减少，因此磷酸铁锂在低温情况表现不佳。
低温续航一直是困扰纯电车主的一个大问题，磷酸铁锂电池在零下20℃的时候只能保持50%~60%的电化学活性，三元在相同温度下大概是保持70%~80%的活性。差别还是比较明显的。而影响磷酸铁锂能量密度的 重要的原因是其元素结构造成克容量和电压平台偏低，且磷酸铁锂颗粒的本身不密实，导致其振实密度和压实密度低，通俗的说，就是同等体积条件下，磷酸铁锂装的少，自然容量就小，能量密度也就偏低。
以上的碎碎念只写出了磷酸铁锂一些重要的特性，下面我一个理性的工科男想说一些感性的看法，这些天看到一些磷酸铁锂的支持者说能量密度又提高了，磷酸铁锂天下无敌了，我很无语，事实上，行业内的共识是磷酸铁锂自身的能量密度已经到了天花板，继续大幅度向上已无可能。
或许到这里，有一些反对的声音会出来，说人定胜天，材料改性可以改变这些劣势，结构改变可以弥补缺点。——嗯，Naive！
在我们的日常实验中，确实经常会用到改性这个词，通过实验手段来使材料进化，使它更好的为我们所用，这是科学之于商业的意义。但是改性不是变性，是A变成A-PLUS，而不是A变成B。我们可以通过后天用磨具改变西瓜生长的形状，方形、三角形都可以，但是无论如何也不能够改变他是一个西瓜的客观事实，再怎么改变西瓜也变不成苹果。
如果各位看官能够接受从物质的本质看待问题，那么也就很容易理解比亚迪刀片技术的本质，其实和宁德时代CTP一样，是通过去掉模组，使得内部结构改变的物理方法来提高能量密度，而不是基于底层化学突破。而物理方法无论对于磷酸铁锂还是三元的能量密度提升的功效都是一样的，二者天生的差距依然在。
说个题外话，窄长如刀片的电芯形式解决了一个层面的问题，同时另一个问题也很突出：如果生产的一致性不行，故障率高，电池的维修就将是个大问题。
所以从某种角度来说，让磷酸铁锂用能量密度和三元做对比其实是一个伪命题，磷酸铁锂的长处不在于此，而我们要尊重材料的本性，顺应它的本性，而不是偏执的逆天改命，只有这样，才能够将材料的特性发挥到，创造更大的收益。
其次，扬长避短
再说到三元。
三元复合正极材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料，这其中每个元素都发挥着重要作用，同时每个元素的特点也制约着电池性能。
Co能够使锂离子的脱嵌更加容易，提高材料的导电并提升放电循环性能，但是Co含量过高会导致成本较高，性价比低。Ni可以提高材料的可逆容量，但是如果它的含量太高，材料的循环性能就会变差。Mn可以提高材料安全性和稳定性，含量过高则会降低材料克容量。
元素的这些复杂特性使得三元材料研究充满了挑战和乐趣，如何获得 优解，进化的空间还很广阔，而随着研究的不断深入，三种元素的配比在不断的调整，配合的也越来越默契。
总体来说，三元材料的优点也比较明显，能量密度在已经实现商业量产的技术路线中鲜有对手，Mn的结构支撑作用很强，结构不容易坍塌，Ni能提高克容量，因此三元材料同体积重量的电池，天生就具有更多的电量。这就好像一个肌肉强健的运动选手，同样体重下，比普通人拥有更强的力量。
三元材料的另一个突出优点在于低温性能，客观的说，是由于磷酸铁锂的表现比较糟糕，才凸显了三元的低温表现。因为磷酸铁锂PO4极性太强，对Li束缚能力大，扩散系数就低，而三元材料则没有这个问题，，因此在低温环境下，充放电受到的影响较小。
当然三元材料也有自己的缺点，元素本身不耐高温，极端情况下会释放氧分子，同时其自身的循环寿命也较磷酸铁锂有差距，由此可见三元也并不是全场景通吃。
热稳定性确实是三元材料的一个痛点，元素结构使得其对氧的束缚低，这就需要在后天的电池设计中针对这个弱点加以特别关照，就好像车辆的保险杠一样，我们可以通过前文所说的各个安全维度增加保障力度。
我们这里可以得出两个结论：
一关于安全：
因为电池生产涉及工艺制造的门槛很高，做得好了，三元并非不安全，而做得不好，磷酸铁锂也并非安全（数据表明：7%的铁锂电芯也有安全问题）。就目前来看，给三元提高安全性的手段要比给磷酸铁锂提高能量密度的手段要多，三元的安全性完全可以cover整车需求，并且随着规模化量产，成本在进一步降低。
二关于能量密度：
三元的能量密度提升空间较大，无论是化学体系创新还是工艺结构创新都远远没到尽头，而磷酸铁锂从化学体系上已无提升空间，结构创新还有一定的余地，但不会颠覆三元的优势。
第三，让市场做出选择
首先，三元和磷酸铁锂的元素天性决定了他们各自有各自的领域。
三元的续航里程优势明显，这是不争的事实，当初如果没有三元，人们的里程焦虑就无法解决，没有消费者买单，新能源汽车的研究就永远只能停留在实验里。磷酸铁锂具有天生的高循环和耐高温的特性，尤其是现在国家新基建中要用到的储能，磷酸铁锂的各种特性完美匹配。
其次，尊重市场的选择，让市场作决定。电化学反应是基础，做成产品则有另一套商业逻辑， 终能不能让消费者从兜里掏出钱来买，取决于商品的价值属性。
当下的市场中，磷酸铁锂的回潮，是整车厂出于补贴退坡期成本的考虑，磷酸铁锂相对于镍、钴等，采购成本较低，因此价格上更便宜，在新能源汽车销量断崖式下跌的情况下，打价格牌也在情理之中。当然，我们同时也看到，三元材料在向低钴发展，以及随着规模效应的逐步显现，成本也在逐步下降。
只有一点是确定的，就是技术路线适合不适合市场，会通过消费终端的认可度来反应，性价比不高的技术一定会被市场淘汰，而不是被专家或厂家淘汰。
后，无论是三元还是磷酸铁锂，我们研究电池的， 终目标都很一致：早日实现电动车取代燃油车，实现可再生能源一统江湖。所以，继续努力，前途可期：）
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