什么是磷酸鐵鋰電池？比亞迪研發(fā)它的過程，它與普通電池有何區(qū)別

電動車上最重要的配件是電池，按類型有鉛酸電池、三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池，除此以外，還有新型的鈉電池，以及目前剛上市在的半固態(tài)電池、未來還會推出全固態(tài)電池。這篇文章將詳細(xì)介紹目前各方面綜合性能最好的磷酸鐵鋰電池。這是介紹磷酸鐵鋰電池的第1篇文章，后續(xù)還有9篇文章，每天一篇。在后續(xù)的文章創(chuàng)作中，還會逐一介紹鉛酸電池、三元鋰電池、鈉電池、半固態(tài)電池和全固態(tài)電池。

什么是磷酸鐵鋰電池？

酸鐵鋰電池是以磷酸鐵鋰為正極，石墨為負(fù)極的鋰離子電池。電芯常見類型有圓柱形、大單體方形鋁殼、軟包、刀片電池（比亞迪研發(fā)）。單個電芯標(biāo)稱3.2V，常溫可放電至2.5V，充電截止3.65V。一組磷酸鐵鋰電池是由幾十到上百個電芯串聯(lián)而成，電芯越多電池容量越大。

酸鐵鋰電池的核心組成配件：

正極：正極材料是磷酸鐵鋰，是電池最重要的組成部分，負(fù)責(zé)儲存鋰離子。正極材料決定了電池的電壓、壽命、安全、成本。正極的其他成分還有導(dǎo)電劑，是提高電池導(dǎo)電性的，粘結(jié)劑負(fù)責(zé)把粉末粘在一起，集流體是很薄的鋁片負(fù)責(zé)把電流導(dǎo)出去。正極的作用是在電池充電時，離子從正極跑去負(fù)極，放電時離子從負(fù)極返回正極。

負(fù)極：目前所有的磷酸鐵鋰電池負(fù)極材料都是石墨，它是叢狀結(jié)構(gòu)，像一疊卡片，鋰離子能嵌進(jìn)去實現(xiàn)充電，跑出來實現(xiàn)放電。負(fù)極相當(dāng)于鋰離子的臨時宿合，充電時鋰離子嵌入石墨，放電池跑出來，如此反復(fù)實現(xiàn)電池的充電和放電。

隔膜：隔膜是正負(fù)極之間的一層薄膜，它的核心作用是只讓鋰離子過，不讓正負(fù)極直接接觸短路，相當(dāng)于正負(fù)極之間的安全墻。它有三個作用：首先是絕緣，不讓正負(fù)極碰到一起，其次是透氣，隔膜表面有很多微孔，鋰離子能輕松穿過，但電子過不去，從而保障電池安全充放電。

隔膜最重要的作用是嚴(yán)守安全功能，當(dāng)保護(hù)板監(jiān)測到電芯溫度太高，隔膜的微孔會自動融化閉合，鋰離子運行的通道被堵住，讓電池停止反應(yīng)達(dá)到降溫的目的，預(yù)防熱失控風(fēng)險。在磷酸鐵鋰電池的充電過程中，隔膜起到的作用是充電時鋰離子從正極穿過隔膜到達(dá)負(fù)極，放電時鋰離子從負(fù)極穿過隔膜返回正極，在電池的充放電過程中隔膜不參與化學(xué)反應(yīng)，只負(fù)責(zé)為鋰離子穿過提供通道，還有嚴(yán)守安全的大門，預(yù)防電池溫度過高引發(fā)熱失控。

電解液：磷酸鐵鋰電池的電解液是由三種物質(zhì)組成：有機(jī)溶劑、鋰鹽、添加劑。它的作用是讓鋰離子能在正負(fù)極之間移動，講的直白一點鋰離子移動要靠電解液來運輸，沒有了電解液鋰離子就趴窩不動相當(dāng)于電車沒電移動不了，有了電解液的運輸鋰離子可以在正負(fù)極之間移動，電池才能正常的充電和放電。

BMS電池管理系統(tǒng)：它是整個磷酸鐵鋰電池組的大腦，由控制芯片、采集線/采集板、MoS管、溫度傳感器等配件組成。它的作用如下：

電壓保護(hù)：避免電池過度充電，當(dāng)電池達(dá)到額定的容量，切斷輸入電源電池停止充電。當(dāng)電池電壓過低切斷電量輸出，防止電池過度放電。

過流保護(hù)：當(dāng)電流輸出太大會立刻切斷輸出，預(yù)防電池過放引起的發(fā)熱量增加造成的短路。

溫度保護(hù)：磷酸鐵鋰電池的工作范圍是-20°～60°，溫度太熱或太冷為了避免高低溫對電池造成的不良影響，保護(hù)板會不讓電池充放電。

均衡作用：磷酸鐵鋰電池按容量是由幾十到上百個電芯串聯(lián)而成，最怕電芯不一致。因為只有每個電芯之間的電壓、容量誤差越小，電池的一致性才好，才能發(fā)揮出電池組的最佳性能。磷酸鐵鋰電池最忌諱電芯一致性，為了讓電芯一致性更好，保護(hù)板會把電壓容量高的電芯放掉一點點電，把每個電芯之間的壓差降到最低，保證整組電芯的一致性，延長電池的使用壽命。

電量計算：保護(hù)板根據(jù)主控制芯片反饋的數(shù)據(jù)，可以計算出電池當(dāng)前的電量、續(xù)航里程等數(shù)據(jù)，然后把信息顯示在電動車的主控制屏幕上。

封裝電池的外殼：就是把串聯(lián)好的電芯、 BMS保護(hù)板、連接線、散熱全部裝在一起，一般采用鋁合金外殼，重量輕、強(qiáng)度高、散熱性好，主要用于兩輪、三輪電動車的儲能電池封裝。通常有加強(qiáng)筋和橫梁，具備一定的防撞抗擠壓能力，同時加了防水膠圈，具有一定的防水防塵作用。

比亞迪研發(fā)磷酸鐵鋰電池的過程

2002年王傳福正式啟動磷酸鐵鋰電池研發(fā)，2003年收購秦川汽車，同步推出電池加整車一體化研發(fā)，2005年推出首款磷酸鐵鋰動力電池，2008年搭載磷酸鐵鋰電池的F3DM插混車型上市。2010～2016年將電池的循環(huán)充放電次數(shù)由1500次增加到3000次。

在2017～2019年，很多高檔汽車都搭載能量密度更高的三元鋰電池，這樣電池儲存電量多，可以縮小電池的體積和重量，讓電動汽車不僅跑得遠(yuǎn)，而且車身輕操控性好。當(dāng)時比亞迪也跟隨大流，將研發(fā)重心投向密度更高的三元鋰電池，但王傳福嚴(yán)守安全底線，決定將研發(fā)重心繼續(xù)放在磷酸鐵鋰電池上。

因為三元鋰電池雖然能量密度高、重量輕，但耐熱控溫度僅有200度，極易起火爆燃。幾乎所有的新能源汽車火災(zāi)都是使用三元鋰電池造成的，王全福為了用戶的安全著想，下定決心繼續(xù)研發(fā)安全性高的磷酸鐵鋰電池。2018年12月15日成立刀片電池項目，2020年到2021年，比亞迪的刀片磷酸鐵鋰電池逆襲，能量密度達(dá)到160Wh/Kg，經(jīng)過穿刺實驗只冒輕微的煙，不起火不爆炸，徹底顛覆鋰電池不安全的說法。

時至今日，比亞迪的刀片磷酸鐵鋰電池能量密度已經(jīng)達(dá)到180Wh/kg，媲美三元鋰電池。2025年5月17日，比亞迪在深圳總部發(fā)布兩輪、三輪電動車專用磷酸鐵鋰電池新產(chǎn)品發(fā)布會，陸續(xù)會推出32款產(chǎn)品。涵蓋48V、60V、72V不同電壓不同容量的電池類型，支持坐式和立式安裝，坐式適合安裝在腳踏板下面，立式適合安裝在座桶空間內(nèi)。

那么磷酸鐵鋰電池與普通鉛酸電池有何區(qū)別？就以目前各方面綜合性能表現(xiàn)最好的比亞迪磷酸鐵鋰電池與普通鉛酸電池做對比：

循環(huán)壽命長：比亞迪3月3日推出的騎行堡壘系列磷酸鐵鋰電池可循環(huán)充放電3300次。而普通鉛酸電池僅能循環(huán)充放電350次。

能量密度高：比亞迪的兩輪、三輪電動車專用磷酸鐵鋰電池能量密度180Wh/kg，普通鉛酸蓄電池30~40Wh/kg，升級版的石墨烯電池能量密度40~50Wh/kg。

重量輕體積小：以常見48V電動車使用的電池為例，48V30Ah比亞迪磷酸鐵鋰電池重約10kg，48V32AH的鉛酸電池重約36kg。相同容量磷酸鐵鋰電池重量約是鉛酸電池的1/3，還有體積小巧可節(jié)約電動車空間的優(yōu)勢。

比三元鋰電池更安全：三元鋰電池內(nèi)部電芯200~300°就會觸發(fā)熱失控，幾秒鐘之內(nèi)爆燃的火勢溫度達(dá)到800~1000°。比亞迪的磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э販囟?00°，經(jīng)過穿刺、擠壓、撞擊、哪怕短路只冒煙不起火、不爆燃。這主要歸功于磷酸鐵鋰晶格穩(wěn)定，高溫不析氧、不自燃。配合先進(jìn)的BMS電池管理系統(tǒng)，幾乎不會引發(fā)熱失控，可以說是目前鋰電池安全中的天花板。

充電速度快：3月3日發(fā)布的新款電池，電量從30%充到80%僅需15分鐘，30分鐘充滿電。而普通鉛酸蓄電池不具備快充功能，充滿電通常需要6~10小時。

低溫表現(xiàn)好：新款電池具備加熱系統(tǒng)，消耗5%的電量在5分鐘以內(nèi)可以將電池升溫到25°，是電池最適宜的工作溫度，確保電池在-20°的環(huán)境下容量保持在85%，有效解決電池冬季續(xù)航縮水的痛點。而普通鉛酸電池0°容量衰減30%，-10°容量衰減過半，-20°已經(jīng)不能正常充放電了。

自放電更低：比亞迪的磷酸鐵鋰電池月自放電率約為3%，哪怕充足電存放半年不充電也沒關(guān)系。鉛酸電池月自放電率約為15%~30%，并且電量下降越快自放電率成倍增加，如果2~3個月不充電就會出現(xiàn)餓死充不進(jìn)電的情況，造成電池報廢。即使能激活，但容量和使用壽命已出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的損傷。

質(zhì)保時間長：比亞迪的磷酸鐵鋰電池提供5年質(zhì)保，三年換新，兩年維修。普通鉛酸蓄電池只提供一年質(zhì)保，很多用戶購買以后說過了質(zhì)保期就壞，年年換新。

續(xù)航更遠(yuǎn)：比亞迪的磷酸鐵鋰電池重量是鉛酸電池的1/3，可減輕電動車車身重量負(fù)擔(dān)，省電增加電動車的續(xù)航。普通鉛酸蓄電池體積大分量重，車身重量增加，耗電量增加續(xù)航縮水。還有比亞迪的磷酸鐵鋰電池支持10C放電，電動車起步快載人爬坡有力，而普通鉛酸電池只支持3C放電，電動車起步慢載人爬坡無力，兩者駕駛感受完全不在一個檔次。

適配性強(qiáng)：比亞迪的磷酸鐵鋰電池支持臥式和立式安裝，適配性更強(qiáng)，適合市面上所有的二輪、三輪電動車，包括四輪的老頭樂也能用。普通鉛酸蓄電池只能臥式安裝，因為立式安裝電解液會泄漏。

保養(yǎng)維護(hù)更省心：比亞迪的磷酸鐵鋰電池有先進(jìn)的BMS電池管理系統(tǒng)，可實時監(jiān)測電池溫度、電壓、容量等數(shù)據(jù)，避免電池過充過放，幾乎不需要維護(hù)特別省心。鉛酸蓄電池沒有電池管理系統(tǒng)，最怕過度充電、過度放電、高溫充電，這是造成電池容量和壽命出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)損傷的原因。

長期使用成本低：比亞迪的磷酸鐵鋰電池初始購買價格約是普通鉛酸電池的兩倍，掌握正確使用方法壽命8～10年。而我們平均更換電動車的周期約是八年，可以做列表“車電同壽”，平均到每年綜合使用成本最低。普通鉛酸電池如果充電方法不對，一年一換長期下來綜合使用成本更高。

總結(jié)

本文介紹了磷酸鐵鋰電池是以磷酸鐵鋰作為正極，碳作為負(fù)極的鋰離子電池。具有使用壽命長、耐低溫性能好、重量輕能量密度高、安全性好、充電速度快等優(yōu)勢。比亞迪于2002年開始研發(fā)磷酸鐵鋰電池，目前安全性更高的磷酸鐵鋰電池廣泛應(yīng)用于兩輪、三輪電動車以及新能源汽車，在未來會取代三元鋰電池，可以說磷酸鐵鋰電池發(fā)展到今天比亞迪功不可沒。