磷酸鐵鋰電池比三元鋰更安全嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-26 13:25
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近年來，新能源汽車呈產(chǎn)銷兩旺，國內(nèi)動力電池行業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，尤其是新能源電動客車受政策和市場雙重影響，銷量持續(xù)上升，但因為電池安全而導(dǎo)致的客車事故也多次發(fā)生，為此，我們針對新能源客車動力電池“三元·磷酸鐵鋰”技術(shù)路線話題采訪了中科院物理研究所研究員黃學(xué)杰，他認(rèn)為：電動客車的電池安全性要求高于電動轎車，不應(yīng)以比能量和價格為優(yōu)先考量，而是以安全、壽命和可靠性為優(yōu)先考量。
黃學(xué)杰說，動力電池的安全性是電動車中使用中最應(yīng)受關(guān)注的問題。一般來說，電池安全性是和電池中儲存的能量成反比的，即所能釋放的能量越大，其安全性風(fēng)險就越大，純電動轎車電池容量一般為幾十千瓦時，而純電動公交車電池容量高達(dá)幾百千瓦時，隨著電池容量的增加，電池體積也在增加，其散熱性能變差，出安全事故的可能性增加。因此，將鋰離子蓄電池做成動力電池，就必須提高其安全性能，單體電池愈大，要求達(dá)到的安全性指標(biāo)也就愈高。
目前涉及國內(nèi)磷酸鐵鋰動力電池的生產(chǎn)企業(yè)多達(dá)100多家，而在現(xiàn)有的國內(nèi)新能源汽車動力電池供應(yīng)環(huán)節(jié)中，磷酸鐵鋰動力電池幾乎占據(jù)著商用車整個市場。但是由于磷酸鐵鋰電池理論能量密度提升空間有限，最大為150Wh/kg。國內(nèi)有大型動力電池企業(yè)在積極開發(fā)能量密度更高的磷酸鐵錳鋰材料新型動力鋰電池。
因為三元鋰電池的比能量比較高，這種優(yōu)勢使其有相應(yīng)的市場需求，但我很早以前就說過，從安全性上看，磷酸鐵鋰電池更有優(yōu)勢，比如以前發(fā)生事故的三元材料中鎳鈷鋁三元材料18650電池在180攝氏度以上會出現(xiàn)自加熱，起火后很難控制，而磷酸鐵鋰材料到了250攝氏度以上才會出現(xiàn)放熱現(xiàn)象，因此磷酸鐵鋰電池應(yīng)用在商用車上，尤其是城市公交車和大巴車上，這對國內(nèi)電動汽車發(fā)展來說是一個正確的選擇，對人民生命財產(chǎn)安全更有保障。
目前動力電池企業(yè)產(chǎn)銷狀況比較好，受到的各方面關(guān)注也相應(yīng)比較多，這就更需要加強(qiáng)研發(fā)，不斷提升產(chǎn)品技術(shù)含量。黃學(xué)杰認(rèn)為，影響鋰離子電池安全性的主要因素有電池的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造工藝、電熱管理、電池包設(shè)計和使用條件等，研究單體電芯產(chǎn)熱規(guī)律，根據(jù)電池的應(yīng)用需求以安全為優(yōu)先選擇材料和設(shè)計電池及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用高精度設(shè)備制造，加強(qiáng)生產(chǎn)全過程的監(jiān)測，開發(fā)智能化電池管理系統(tǒng)和根據(jù)整車使用條件設(shè)計電池包。
同理，中國的整車企業(yè)也不應(yīng)當(dāng)把電池當(dāng)做整車的配套產(chǎn)品，而是要逐步將動力電池生產(chǎn)納入自己的運營管理體系，以嚴(yán)格保證質(zhì)量。設(shè)計遠(yuǎn)程監(jiān)控自診斷報警系統(tǒng)，對運行中的動力電池進(jìn)行實時監(jiān)控和診斷。
最后，黃學(xué)杰表示，“材料在鋰離子電池成本中占比超過70%，而鋰離子電池性能更是材料說了算。因此，尋求高能量密度、高安全、環(huán)保且價格便宜的電池材料是動力鋰離子電池發(fā)展的關(guān)鍵所在，動力電池性能提升和成本的下降應(yīng)首先建立在材料技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)之上。”
根據(jù)工信部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，到2015年，我國動力蓄電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模已位居世界前三位。工信部裝備司司長張相木曾在1月24日的中國電動汽車百人會2016論壇上預(yù)判，2015年我國動力蓄電池單體產(chǎn)能有可能接近400億瓦時，若以2020年生產(chǎn)200萬輛新能源汽車測算，未來幾年我國動力蓄電池產(chǎn)品能夠滿足新能源汽車的生產(chǎn)配套要求。
這個數(shù)字也并不完全被業(yè)內(nèi)認(rèn)可。合肥國軒高科動力能源股份有限公司董事、總經(jīng)理方建華認(rèn)為，由于一些商用車僅完成了25%的預(yù)期目標(biāo)，2015年實現(xiàn)400億瓦時的產(chǎn)能估算過于樂觀。他給出的預(yù)測是，動力電池的銷售應(yīng)該保持在160億瓦時的水平，但是相對于2014年3.67GWh(兆瓦時，10億瓦時)，已增長4倍。
看似蒸蒸日上的動力電池行業(yè)，當(dāng)前卻呈現(xiàn)出小、散、亂的發(fā)展局面，盲目投資和低水平重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象嚴(yán)重。
“我國正負(fù)極材料、隔膜等關(guān)鍵產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性還不高，蓄電池管理系統(tǒng)集成及控制技術(shù)比較薄弱，行業(yè)實際、有效的產(chǎn)能并不高，同時我國缺乏具有國際競爭力的行業(yè)龍頭企業(yè)，國內(nèi)主要的制造裝備企業(yè)技術(shù)優(yōu)勢不明顯。”
張相木說，現(xiàn)階段我國電池行業(yè)應(yīng)盡快解決短期內(nèi)產(chǎn)品供不應(yīng)求，系統(tǒng)集成和一致性保障能力薄弱，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性不高等問題。
當(dāng)前，三星、LG、松下等電池巨頭在中國的投資加速，市場爭奪戰(zhàn)將加劇，電池下游市場將會出現(xiàn)遇冷風(fēng)險。根據(jù)電池行業(yè)報告，2016年下半年我國電池產(chǎn)能將會出現(xiàn)總量平衡，但優(yōu)質(zhì)電池產(chǎn)能將會持續(xù)緊張。
這一預(yù)判得到方建華的認(rèn)同。他認(rèn)為2016年動力電池產(chǎn)業(yè)將會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩。“能夠被整車企業(yè)認(rèn)可的、被市場認(rèn)可的、性價比能夠滿足市場需求的產(chǎn)品，產(chǎn)能不一定夠；那些不能滿足市場需求的電池，可能會產(chǎn)能過剩。”
三元鋰電池被拒背后： 產(chǎn)能過剩與技術(shù)路線之爭
三元鋰電池被拒
事實上，電池行業(yè)結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩，正在演變成一場技術(shù)路線之爭。
鋰離子電池包括磷酸鐵鋰、三元材料即鎳鈷錳酸鋰、碳酸鋰、鎳酸鋰等多種類型，當(dāng)前國家鼓勵多種技術(shù)路線共同發(fā)展。但這樣做出現(xiàn)的一種現(xiàn)象是，一些沒有經(jīng)過認(rèn)證的三元電池和一些庫存積壓電池，也被裝車應(yīng)用，給電動車運行帶來了安全隱患。
2015年我國發(fā)生多起電動公交車燃燒事故，原因之一就是客車、公交車電池數(shù)量多，發(fā)生事故的幾率較大。
對此，在2016電動車百人會論壇上，工信部明確表示，暫停三元鋰電池客車列入新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄。此消息一出，在業(yè)內(nèi)引發(fā)廣泛爭議。
工信部的理由是，三元鋰電池比能量高，循環(huán)性能好，是未來鋰電池一個重要的發(fā)展方向，但是在這個領(lǐng)域我國起步晚，用于客車的安全性開發(fā)和驗證還不夠，工信部正在考慮進(jìn)一步提高新能源汽車產(chǎn)品安全技術(shù)門檻，組織開展對三元鋰電池客車等車型在現(xiàn)行安全標(biāo)準(zhǔn)體系下的風(fēng)險評估。在評估完成前，暫停三元鋰電池客車列入 新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄。
工信部的這一說法有業(yè)內(nèi)人士表示能夠理解。“由于我國客車領(lǐng)域的車型開發(fā)周期比較短，一般幾個月 新車型就開發(fā)出來，無法遵循國際汽車行業(yè)上通用的正向開發(fā)流程。同時國內(nèi)外的電動客車的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也相對不完善。在這個領(lǐng)域確實存在不安全的因素，因此可以 看到，目前國家正在規(guī)范行業(yè)。”2月14日，寧德時代新能源科技股份有限公司(下稱“CATL”)市場總監(jiān)楊琦對作者表示。
