技術通報
磷酸鐵鋰（LFP）與其他鋰電池及汽油安全性比較報告
摘要
磷酸鐵鋰（LFP）在鋰電池家族中以安全性高、熱穩定、壽命長著稱。相較含鎳、鈷的 NCM 與 NCA，LFP 的能量密度略低，但具備較低成本與環境友善等優勢，特別適合儲能系統、電動巴士與工業應用。以下各表整理主要化學系統、熱穩定性、性能、壽命、成本、應用場景，以及在靜置狀態下鋰電池與汽油的安全性比較。
表 1 主要化學系統比較
| 電池種類 | 正極材料 | 常見應用 | 特性摘要 |
|---|---|---|---|
| LFP（LiFePO₄） | 磷酸鐵鋰 | 儲能系統、電動巴士、商用車 | 安全穩定、壽命長、成本低 |
| NCM（LiNiCoMnO₂） | 鎳鈷錳氧化物 | 高端乘用車電池 | 能量高但熱穩定性差 |
| NCA（LiNiCoAlO₂） | 鎳鈷鋁氧化物 | 部分早期高性能乘用車 | 高能量密度、成本高 |
| LCO（LiCoO₂） | 鈷酸鋰 | 筆電、手機 | 能量高但壽命短、熱穩定性差 |
表 2 安全性與熱穩定性比較
| 項目 | LFP | NCM / NCA | LCO |
|---|---|---|---|
| 熱穩定性 | ★★★★★（>270°C） | ★★☆☆☆（180–210°C） | ★★☆☆☆（約 200°C） |
| 熱失控機率 | 極低 | 中高 | 高 |
| 氧釋放 | 幾乎無（不助燃） | 有（助燃） | 有（助燃） |
| 火災蔓延性 | 低 | 高 | 高 |
| 毒性產物 | 少量 CO、HF | 較多 CO、HF | 較多 CO、HF |
表 3 性能與能量密度比較
| 項目 | LFP | NCM / NCA | LCO |
|---|---|---|---|
| 能量密度（Wh/kg） | 160–200 | 220–300 | 180–250 |
| 電壓平台（V） | 3.2 | 3.6–3.7 | 3.7 |
| 輸出功率密度 | 中高 | 高 | 中 |
| 低溫性能 | 稍差（<0°C 容量降） | 較佳 | 一般 |
表 4 壽命與循環性能比較
| 項目 | LFP | NCM / NCA | LCO |
|---|---|---|---|
| 循環壽命（80% 容量） | 3000–6000 次 | 800–1500 次 | 500–1000 次 |
| 容量衰退速度 | 緩慢 | 中等 | 快速 |
| 高溫壽命表現 | 優秀 | 一般 | 差 |
表 5 成本與資源依賴比較
| 項目 | LFP | NCM / NCA | LCO |
|---|---|---|---|
| 原料成本 | 低（鐵、磷） | 高（鎳、鈷） | 很高（高鈷） |
| 供應風險 | 低 | 高 | 高 |
| 製造成本（$/kWh） | 70–90 | 100–130 | 120–150 |
表 6 應用差異比較
| 應用領域 | LFP | NCM / NCA | LCO |
|---|---|---|---|
| 儲能系統（ESS） | 優秀（安全壽命長） | 一般 | 不適用 |
| 巴士 / 商用車 | 優秀（穩定） | 中等 | 不適用 |
| 乘用車 | 一般（續航略低） | 優秀（能量高） | 不適用 |
| 筆電 / 手機 | 不佳 | 佳 | 最適用 |
| 高溫 / 震動環境 | 穩定可靠 | 較敏感 | 較敏感 |
表 7 整體比較總覽
| 項目 | LFP | NCM / NCA | LCO |
|---|---|---|---|
| 安全性 | ★★★★★ | ★★☆☆☆ | ★★☆☆☆ |
| 能量密度 | ★★☆☆☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ |
| 循環壽命 | ★★★★★ | ★★☆☆☆ | ★☆☆☆☆ |
| 成本 | ★★★★★ | ★★☆☆☆ | ★☆☆☆☆ |
| 溫度穩定性 | ★★★★★ | ★★☆☆☆ | ★★☆☆☆ |
| 綜合評價 | 適合安全與長壽命應用 | 適合高能量需求應用 | 限消費電子使用 |
表 8 靜止狀態下鋰電池與汽油安全性比較
在靜止狀態，LFP 屬固態封裝，不具揮發性；除非遭受嚴重外力或電氣異常，通常不會自燃或爆炸。汽油則為揮發性液體，蒸氣極易被火源點燃，因此儲存、運輸與靜置環境的固有風險較高。
| 項目 | 鋰電池（特別是 LFP） | 汽油 |
|---|---|---|
| 能量密度（Wh/kg） | 200–300（電化學） | 約 12,000（化學燃燒） |
| 閃火點 | 無（固態材料） | 約 −40°C |
| 自燃溫度 | 約 130–250°C（內短路時） | 約 280°C（蒸氣點燃） |
| 主要危險來源 | 過充、內短路、外力損傷 | 蒸氣揮發、靜電或火源點燃 |
| 靜止安全性 | 極高（無燃燒條件） | 低（蒸氣可燃） |
| 洩漏風險 | 幾乎無 | 高（液體易揮發） |
| 結論 | 靜止狀態下極為安全 | 靜止時仍具高燃爆風險 |
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