磷酸铁锂电池与镍钴锰电池：哪个更好？
来源：MASTERVOLT蓄电池 发布时间：2025-07-22 14:30:07 浏览次数:
次
随着对电动汽车和储能系统需求的不断增加，锂电池越来越受到关注。锂电池比其他典型的铅酸电池更高效，而且重量轻得多。但是，锂电池有许多不同的类型，可能会让人感到困惑。
“锂电池”这个词本身是用于描述在充电/放电过程中使用锂离子的各种不同类型的电池的通用术语。“锂”这个词指的是在充电或放电时在正极和负极之间移动的离子类型。
最常见的可充电锂离子电池类型有镍锰钴氧化物 (NMC)、磷酸铁锂 (LFP)、钴酸锂 (LiCoO2) 和锰酸锂 (LMO)。
在本文中，我们将重点介绍两种不同的化学物质：磷酸铁锂（LiFePO4）和三元材料（NMC）。它们各有利弊，使其适用于某些特定应用。
磷酸铁锂电池 (LiFePO4 或 LFP)
磷酸铁锂电池是一种使用磷酸铁锂（LiFePO4）作为正极材料和石墨作为负极材料的可充电电池。这种电池具有高安全性和在高温环境中高度稳定的特点。
LFP 每节电池的标称电压为 3.2V。LFP 是最安全的 锂电池类型 ，因为它具有极低的热失控。LFP 还具有长寿命，能够在 100% 深度放电 (DOD) 的情况下循环 8000 次以上。
镍锰钴电池
镍锰钴电池是一种使用镍、锰和钴作为主要材料的锂离子电池。它们适用于需要高容量的应用，例如电动汽车、电动工具和消费类电子产品。
NMC电池每节的标称电压为3.6伏，由于其比其他化学物质具有更高的工作电压，因此具有良好的功率性能。NMC电池通常在100% DOD的情况下有大约500-700次循环，使它们的耐用性是LFP电池的一半.
磷酸铁锂 vs 三元材料：技术视角下的差异分析
那么，现在我们对主要的锂化学有了基本的了解，让我们来详细探讨一下每种电池的独特之处。这些化学反应各有什么优势或劣势？以下是这两种电池类型的技术差异：
1. 循环寿命
循环寿命是指电池在失去显著容量之前可以充电和放电的次数。“显著容量”是关键术语。 显著容量被定义为20%。这意味着如果电池初始容量为100安时（Ah），经过500次循环后，它的储存量将只有80Ah。经过1000次循环后，它将只能储存64Ah等。 在低深度放电（DOD）下，磷酸铁锂电池（LiFePO4）的循环寿命与镍锰酸锂电池（NMC）非常相似。然而，在100% DOD的情况下，磷酸铁锂电池可以比镍锰酸锂电池多用10倍以上。2. 能量密度
锂离子技术如此受欢迎的主要原因之一是由于其高能量密度，即在给定空间内可以储存多少能量。 与传统的铅酸电池相比，锂离子电池在每次充电时提供的能量密度是其两倍。 在锂类电池中，磷酸铁锂电池（LiFePO4）的能量密度甚至比镍氢电池（NMC）更高，并且其使用寿命是传统铅酸电池的10倍。这意味着，在相同的储存空间内，磷酸铁锂电池会比普通的镍氢电池提供更多的能量。3. 充电效率
充电效率定义为输入电池的能量（以瓦时为单位）除以从电池输出的能量（同样以瓦时为单位）。 LiFePO4电池的充电效率约为95%。这意味着每输入100瓦时，有95瓦时被储存在电池中。NMC电池的充电效率约为85%。这意味着每输入100瓦时，有85瓦时被储存在电池中。 在比较这两种化学类型时，可以发现LiFePO4在充电效率上比NMC高10%。4. 原材料
The big difference between NMC and LFP cells is the raw materials. As previously mentioned, NMC uses nickel, cobalt, and manganese in their cathode formulation. LFP uses iron phosphate. The raw materials for iron phosphate are considerably cheaper than those for NMC—about a third of the price or less. The cost of raw materials is the most significant cost associated with manufacturing lithium-ion batteries; therefore, the low-cost raw materials used in LFP cells make them a more economical choice. In addition, NMC will often use lithium compounds such as carbonates and hydroxides, which tend to be cheaper than the phosphates that are used for LiFePO4 synthesis. This means that production costs are lower for NMC cells, which helps explain why they are so common in high-volume devices such as electric vehicles (EVs). Other factors such as cathode material costs also play a part in determining price differences.5. 自放电
自放电是指电池在一定时间内电荷的损失。自放电的速率取决于电池的化学成分和温度。高温会加速自放电，而低温则会减缓自放电。 磷酸铁锂电池的自放电率非常低。事实上，它们是所有锂离子电池化学成分中自放电率最低的之一，在室温（25°C/77°F）下，每月容量损失最大为5%。 镍锰钴电池的自放电率要高得多，在室温下每月容量损失为20-40%。它们在高温下的自放电率增加也比磷酸铁锂电池要大得多。6. 聚合物电解质与液体电解质
两种阴极类型之间最显著的差异之一是它们的电解质类型。NMC 电池使用 液体电解质，而 LiFePO4 电池使用固体聚合物电解质。 聚合物电解质以薄层的形式存在于电池内部，覆盖整个电池壳的内表面。这为化学反应提供了一个非常均匀和一致的环境，并且还为阴极到金属壳之间的良好热传导提供了保障。 另一方面，NMC 电池使用液体电解质，其成分可能因电池制造商的不同而不同。环境影响与回收
LiFePO4是一种铁基电池，比NMC电池更环保。LiFePO4的正极材料由铁制成，而铁是地球上最丰富的元素之一。它也易于回收利用，这使得LiFePO4在环保方面比NMC电池（由镍、锰和钴组成）是一个更好的选择。 NMC的化学成分不如铁丰富。这意味着它们在未来将更难获得，一旦它们被耗尽，替换起来将比LiFePO4电池困难得多。 此外，NMC电池包含的金属混合物在不正确处理时会对我们的环境造成风险。如果NMC电池被刺穿或损坏，它很容易引发火灾。这在垃圾填埋场和回收设施中带来了巨大的火灾风险。火势会迅速蔓延到其他可燃物。 更糟糕的是，NMC 含有钴——这种稀有金属主要在非洲开采。由于其高毒性，环保团体对它对矿工和当地社区的负面影响表示了担忧。哪个对你来说更好选择？
和任何决策一样，存在权衡。LFP和NMC在性能、寿命、成本和安全性方面都有其优点和缺点。由于某些应用需要更多的能量，而其他应用需要高功率输出，因此在LFP和NMC之间需要根据您的需求进行选择。 总体而言，LFP的循环寿命比NMC长，但能量密度较低。这意味着在需要更高能量密度的应用中，如电动汽车，NMC通常被选为LFP的替代品。 然而，对于那些需要长期使用的应用，如电网储能或不间断电源（UPS），LFP通常比NMC更受欢迎。 以下是为什么LiFePO4可能是一个更好选择的其他原因：- 磷酸铁锂电池的安全性比三元锂电池更高。
- 磷酸铁锂电池的使用寿命更长
- LFP电池是锂离子电池中稳定性最好的化学体系。
- LFP是环保的。
- 与其他锂离子电池相比，磷酸铁锂电池的放电率更高。
- 虽然NMC电池在失效前可以进行数千次循环，但LFP电池在不退化的情况下可以进行数万次循环。
- 磷酸铁锂电池发生热 runaway（起火）的可能性也较小。