比如鋰電池工程中避免引入“銅、鐵、鋅”幾乎是眾所周知的原理，但金屬雜質的影響機理是什麽，哪種危害更大？很多人壹時答不出來。
我想用幾篇文章來回答我遇到的問題。也許我能偶爾解決工程同事的困惑。
這是第壹條。
現在在磷酸亞鐵鋰壹家大型正極材料廠工作，先從磷酸亞鐵鋰說起吧。
三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池是電動汽車最常用的兩種鋰離子動力電池，占全部裝機容量的95%以上。前者能量密度高，續航能力強；後者安全性好，成本低。
磷酸亞鐵鋰確切的化學名應該是磷酸亞鐵鋰，因為鐵的化合價壹般是+2和+3。+2價是亞鐵離子，+3價是鐵離子。LiFePO4中的鐵是化合價+2，所以我們應該讀磷酸亞鐵鋰，俗稱磷酸亞鐵鋰。
下次要裝的話可以從“我們的磷酸亞鐵鋰生產線……”
近幾年的趨勢是三元電池市場份額壹路上升，磷酸亞鐵鋰市場份額相應下降。然而短短幾個月，行業巨變，輿論大呼，三元鋰電池可能被判死刑？
我梳理了下幾個關鍵節點，看看有哪些重量級的公司或機構在為磷酸亞鐵鋰擡轎子。
特斯拉:19年2月，特斯拉宣布自主研發無鈷電池。帶著對特斯拉的高期待，大家興奮的猜測這是什麽黑科技。結果，人們開始談論磷酸亞鐵鋰。據悉，23萬的磷酸亞鐵鋰版本車型將在三年內上市。妳想要壹個嗎？磷酸亞鐵鋰市場由此點燃。
比亞迪:3月29日，比亞迪發布了“刀鋒電池”，本質仍然是磷酸亞鐵鋰，但采用了CTP(Cell to PACK，省去了中間模塊環節)的思路，提高了組效率，增加了組後能量密度。這件事的意義比給全世界人縫口罩都要大。之前還沒有人用這麽巧妙的包裝解決過電動車的續航、成本、安全問題。
工信部:12年5月，工信部發布了三項強制性國家標準，每項標準都規定了電動車電池發熱失控後，5分鐘內不得著火或爆炸，為乘客預留安全逃生時間。從2021 1 1開始實施。磷酸亞鐵鋰大呼:皇上英明，三元電池只能委屈:臣妾不行。
太陽能的能量密度低，曬太陽妳最多出汗。核能的能量密度高，壹小塊爆炸天就塌了。我們有生活經驗，感受到這種能量密度的對比。
但是是什麽讓磷酸亞鐵鋰的能量密度比三元材料低呢？如果還是靠生活經驗，難免會覺得上天是公平的，磷酸亞鐵鋰更便宜，所以付出就能得到。
有壹種說法是磷酸亞鐵鋰的晶體結構是穩定的橄欖石結構，但這也是壹種失效結構，在充放電過程中也會使鋰離子難以移動(可以理解為房間裏堆滿奇形怪狀的石頭，鋰離子進出其中)。最直觀的表現就是電池容量低。但是這個定性的判斷還是不能讓我滿意。
我試著從質量能量密度的公式入手，推導壹下，看誰起決定作用。
能量密度是指每單位質量或體積的電池所給予的能量，也稱為比能。
這裏我們用單位質量的能量密度，也就是質量能量密度的計算公式。
其中，電池的平均工作電壓，兩者相差不太多，磷酸亞鐵鋰為3.4V，三元為3.6V，為簡單起見，假設相同。質量能量密度大約與質量比容成正比。
理論質量比容量是假設單位質量的材料中所有鋰離子都參與電化學反應所能提供的容量。
其中，電極反應過程中獲得和損失的電子數為1。因此，理論質量比容與物質的摩爾質量成反比。近似地，質量能量密度與物質的摩爾質量成反比。
摩爾質量是指1mol粒子的質量，數值上等於該物質的相對分子質量。對於分子式確定的物質，摩爾質量是壹個常數值。
磷酸亞鐵鋰的摩爾質量為157.76g/mol，理論比質量容量為170ma·h/g..三元材料的摩爾質量根據鎳、鈷、錳的比例略有不同。例如，NCM的摩爾質量(1:1)(lini 1/3co 1/3mn 1/3 O2)為96.465438。
材料的分子式決定了能量密度的理論上限。磷酸亞鐵鋰的摩爾質量大於三元材料，這是不可改變的化學特性，決定了磷酸亞鐵鋰的能量密度永遠不可能超過三元材料。
歸根結底，刀片結構是壹種結構創新，是上面提到的CTP(Cell to PACK)技術之壹。
這裏我們將詳細說明壹般電動車上搭載的電池組是由電芯組裝成模塊，再將模塊安裝到電池組中，形成“電芯-模塊-電池組”的三級組裝模式。CTP是將電芯直接集成到電池組中，這樣就省去了中間的模塊環節。
有業內專家用壹個形象的比喻解釋:把皮鞋放進鞋盒，把鞋盒放進鞋櫃，皮鞋相當於電池，鞋櫃是模塊，鞋櫃是電池組。鞋盒的作用是讓鞋櫃裏的鞋子保持整齊。模塊化技術(如刀片結構)就是把“鞋盒”去掉，仍然把“鞋子”整齊地排列在“鞋櫃”裏。
所以我們自然會問壹個問題，葉片結構可以用在其他電池材料上嗎？
答案是肯定的。葉片電池的結構創新不僅適用於鐵鋰材料，對其他材料也有效，所以理論上可以有三元葉片。只是因為三元鋰材料本身的安全性不如磷酸亞鐵鋰材料，尤其是沒有模塊的大電池能量波動會比現在的小電池更大，壹旦失效，後果更嚴重。
只要能系統解決安全問題，三元葉片和其他材質的葉片也有廣闊的應用空間，可以給老司機更多的選擇，比如續航1000公裏的SUV。
我覺得不會。
就像幾年前，三元只是在蓄勢待發，卻始終沒有機會把鐵鋰推到墻上。這次反過來也壹樣。
首先，每個人都有自己的應用場景。在最壞的情況下，3C數碼和電動工具仍然是三元材料的首選。
其次，技術是壹個動態進步的過程。大家都沒有停下來解決安全問題。
說到底，東方不亮西方亮，遠不是東風壓倒西風的局面。對於企業來說，兩條腿走路不如壹條腿走路。
朱科
2020年6月2日