鉅大LARGE | 點擊量:11968次 | 2018年05月15日
三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池哪個更安全?
“三元鋰電池”全稱是“三元聚合物鋰電池”,指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的鋰電池。這一命名方式是根據(jù)電池的“正極材料”劃分的,除此之外,還有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰電池。除了根據(jù)正極材料劃分,還可以根據(jù)外形、外包材料、電解液來劃分電池類別。
三元鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰都可以在電動車上用。說了這么多“鋰”,你可能有點暈,但今天的主角是三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。
三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池各自特性不同,主要矛盾集中在“能量密度”和“安全性”上。三元鋰電池能量密度更大,但安全性經(jīng)常受到懷疑。磷酸鐵鋰電池雖然能量密度小,但大家說它更安全。
所謂“安全性”的差異,主要還是在正極材料上。
這兩種材料都會在到達一定溫度時發(fā)生分解,三元鋰材料會在200度左右發(fā)生分解。并且三元鋰材料的化學反映更加劇烈,會釋放氧分子,在高溫作用下電解液迅速燃燒,發(fā)生連鎖反應。而磷酸鐵鋰會在700-800度時發(fā)生分解,不會像三元鋰材料一樣釋放氧分子,燃燒沒那么劇烈。說簡單點,就是三元鋰材料比磷酸鐵鋰材料更容易著火。注意,我們這里提到的只是“材料”。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
從總的趨勢來看,國內車企乘用車紛紛轉向使用三元鋰電池,包括北汽、比亞迪、江淮等。相應的供應商也在加速三元鋰電池的生產(chǎn),比如億緯鋰能在半年報中透露,二期工廠將主要生產(chǎn)三元鋰電池。
至于磷酸鐵鋰電池,越來越多的活躍在電動客車市場。去年11月,磷酸鐵鋰電池的電動大巴裝機量占到了64.9%,三元鋰電池裝機量只有27.6%。相反,在純電動乘用車市場,三元鋰電池在去年11月的裝機量超過76%。
問題不在于用哪種電池
我們前面提到的,只是三元鋰材料和磷酸鐵鋰材料特性的差異。而最終決定安全性的,是整個動力電池系統(tǒng)。
由于鋰電池的特性,所以必須要有BMS(BatteryManagementSystem)。主要功能包括過充保護(OVP)、過放保護(UVP)、過溫保護(OTP)、過流保護(OCP)等功能,一旦發(fā)生意外,能夠立刻切斷電流。
如果電池熱解了,先得問問BMS是不是合格的。
所以單純認為三元鋰電池不安全,是不太合適的。三元鋰材料容易熱解,但是不代表三元鋰電池不安全;磷酸鐵鋰材料不易熱解,但是不代表磷酸鐵鋰電池就是安全的。
動力電池的安全,是一個系統(tǒng)問題,不只是材料的原因。從之前的純電動客車自燃事故來看,有三元鋰電池,也有磷酸鐵鋰電池。但事故并不能說明某種電池是失敗的,涉及因素太多了,燃油車自燃也數(shù)不勝數(shù)。
其實,我們更應該關注的是如何阻止失效電池單體危害其他單體,受工藝水平限制,不可能把所有電池單體一致性保持在100%。
振華新能源總經(jīng)理李樹軍在最近的GNEV大會上就認為,高能量密度材料的使用,面臨鞭炮還是手雷的選擇。所以,務實的做法是關注模塊安全,而它的重點是失效隔離與安全保護。單體失效是無法避免的現(xiàn)象,但可以通過對單體進行控制,來預防模塊失效。
再宏觀一點兒來看,如果使用三元鋰電池是為了獲得更高的續(xù)航里程,那么其實還可以有很多其他方式來實現(xiàn),比如車子的輕量化等等,這更是一個系統(tǒng)性工程。
但是,如果從政策上就限制住了三元鋰電池,是不是這些相關的電動車技術也要面臨“偏廢”?
總之,電池類型的選擇,是要與產(chǎn)品定位和技術相符的。如果因為大巴易發(fā)生大規(guī)模傷亡,就禁止三元鋰電池在大巴上使用,那小車怎么辦?
陰暗一點兒想,是不是還有“國家保護”的私心呢?如果限制三元鋰電池應用在商用車上,最大的受益者可能就是國內的磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)企業(yè)了,因為韓國電池企業(yè)主打三元鋰電池并且走低價路線。不過,這種“保護”真的有利于國內電動車以及相關技術的發(fā)展么?
其實,技術是可以解決材料天生缺陷的,而通過政策來干預技術的發(fā)展是值得考量的。
在一個汽車工程師的微信群里,有過一個觀點:電動車著火不是壞事,甚至早出事比晚出事好。問題的關鍵不在于使用哪種電池,而是在于我們的電動車增速太快了,由此帶來大量的低質產(chǎn)品,這些才是真正的安全隱患。