磷酸鐵鋰電池是目前最安全的電動車電池嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-08-14 13:05
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近些年，電動汽車的快速發(fā)展帶動了動力鋰電池的發(fā)展。作為電動汽車的動力來源，電池性能的好壞不但關系到整車續(xù)駛里程的長短，而且關系到產(chǎn)品的安全性和可靠性?？梢哉f，動力電池的發(fā)展決定著純電動汽車的未來。
一、電動汽車必須把安全性放在第一位
在眾多新能源車型中，我國給予純電動汽車的補貼最高，而且補貼與純電動里程掛鉤，于是近些年在我國出現(xiàn)了一陣“人造三元風”。在政府部門倡導電池比能量指標一年更比一年高的情況下，三元材料中鎳鈷錳的組合由安全性尚可的333，一步一步地邁向523、622、811。隨著鎳量的增加，在材料比容量提高的同時，電池的熱失控溫度和安全性逐步下降。在另一種鎳鈷鋁三元材料中(特斯拉所用)，鎳的份額也占八成，同樣存在類似問題。
說“三元風”是“人造”的，是因為它不是因技術優(yōu)勢自然形成的，而是片面追求純電動長里程政策引導的結果。大風起兮塵飛揚，連一向堅持“鐵電池”的大企業(yè)也被迷了眼，成了“跟風者”。當然，這也不難理解，畢竟企業(yè)要生存需要逐利。這也從另一個角度證明，政策力大無窮，不管什么方向的風，要刮就能刮起來。
同時，純電動汽車的里程指標正在追趕傳統(tǒng)燃油車，除了使用高比能電池外，還導致過度多裝電池。這兩個因素疊加，使電動汽車的安全性更受威脅，事故頻發(fā)。工信部曾一度放話，要求暫停使用三元鋰離子電池，但在強大的三元“隊伍”的強烈呼吁下最終不得不作出妥協(xié)，同意乘員少的乘用車可用三元鋰離子電池，三元鋰電池客車在通過熱失控試驗和熱失控擴展試驗測試的前提下，也可申請推薦目錄。
用三元鋰離子電池的乘用車，乘員少就能安全逃生嗎？看近期發(fā)生的事故。今年5月初，美國佛羅里達州發(fā)生一起特斯拉ModelS以每小時90英里(約合144公里)的速度撞墻后立即起火事件，車內(nèi)前排兩人在大火中不幸遇難，坐在后排的一人被甩出車外受傷。5月10日，在瑞士南部的高速公路上，一輛特斯拉ModelS撞上中央隔離帶，車輛翻轉(zhuǎn)、起火，一名德國駕駛者被困在車內(nèi)燒死。一周之內(nèi)，兩起特斯拉電動汽車起火事故，三人喪生?？梢?，三元鋰離子電池火勢蔓延太猛，乘用車里的乘員自己來不及逃生，別人也難以救助。
面對多次失火事件，特斯拉表示傳統(tǒng)汽車碰撞也會燃燒。這是典型的強詞奪理。更何況，傳統(tǒng)汽車碰撞而不燃燒的情況比比皆是。
我國也發(fā)生過多起電動汽車燃燒事件，雖然頻度不及特斯拉，但不能據(jù)此得出我國的三元鋰電池比特斯拉的三元鋰電池更安全的結論，而應考慮的因素是，我國大多數(shù)電動乘用車的里程和電池量比特斯拉少，上高速公路的比例不及特斯拉高，而且我國高速公路限速120公里/小時。作為載客量大、乘客逃生需時長的電動客車，更應該高度重視產(chǎn)品的安全性。
筆者認為，對電動汽車來說，不論是商用車還是乘用車，都事關人命，必須把安全性放在第一位，其他問題為之讓路。
二、動力電池的安全性極其關鍵
電動汽車的安全性主要取決于動力電池的安全性。
電池組像汽油箱那樣，是一種含高能物質(zhì)的部件。鋰離子電池中的電解液是用有機溶劑配制而成，其易燃的程度不亞于汽油。正極的氧化劑和負極的還原劑只隔一層微米級厚的隔膜，內(nèi)短路則生熱；充放電時，電池內(nèi)阻也生熱。在達到一定溫度時，正極上的氧化劑可與電解液發(fā)生化學反應。大量的化學反應熱會造成熱失控，產(chǎn)生大量氣體，導致氣壓升高、電池破裂，繼而出現(xiàn)車輛燃燒、爆炸情況。
正極的氧化劑不同，電池發(fā)生熱失控的溫度也不同。使用熱失控溫度越低的正極材料，電池的安全性越差。特斯拉用的三元鋰離子電池，熱失控溫度不足200℃，尤其是三元材料在達到一定溫度時還會分解釋放出極活潑的初生態(tài)氧，即使在沒有外界氧氣供應的情況下，這種電池內(nèi)部就“完整地具備”燃燒三要素。試想，其安全性能高嗎？這也是三元鋰離子電池起火后，火勢蔓延迅速且難以撲滅的原因。
相比之下，磷酸鐵鋰分子里的氧被牢固地束縛在磷酸根中，很難成為助燃劑，磷酸鐵鋰電池的熱失控溫度要高得多，其安全性高得多?，F(xiàn)在，磷酸鐵鋰單體電池比能量已提升至180Wh/Kg，電池包比能量已達到151Wh/Kg，其功率型電池的性能完全能滿足增程式電動汽車的需求。
我國有發(fā)展磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢。由中國電池工業(yè)協(xié)會牽頭，成功申訴三家外資企業(yè)磷酸鐵鋰電池專利無效，從而讓中國磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)徹底擺脫國外專利束縛，為我國發(fā)展新能源汽車掃除阻礙；我國眾多企業(yè)掌握微納結構碳包覆技術，彌補了材料電導率不高的缺點；我國已建立完整的材料生產(chǎn)鏈，價格日趨合理；電池生產(chǎn)水平不斷提高，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。筆者認為，磷酸鐵鋰電池應成為動力電池的發(fā)展重點，應鼓勵繼續(xù)研究、提高產(chǎn)品性能。
同時，筆者認為，電力系統(tǒng)的規(guī)模儲能用三元鋰離子電池也不可取，甚至用鋰離子電池也值得商榷。打個比方，這就像一座堆滿燃燒彈的活火山。去年我國山西省有兩座2MWh調(diào)頻電站起火，用的就是三星公司的三元正極18650鋰離子電池。雖然火災起因尚在論證，有人認為可能不是電池而是電氣部分的原因，但無可爭辯的事實是電池燒完了。如果換成不含有機溶劑的電池，情況就不會這么慘烈。今年7月，韓國風電場的4MW/12MWh儲能電站起火并爆炸，據(jù)報道，這是該國第四個發(fā)生燃燒事故的三元鋰離子電池儲能電站。這些事故應該引起我國鋰離子電池儲能電站決策者和建設者們的警惕和深思。
三、增程式電動車與磷酸鐵鋰電池是絕佳配對
增程式電動車是指純電動汽車上加裝增程器(任何一種發(fā)電裝置)，通過在車上發(fā)電增加行駛里程。這類車的優(yōu)點突出：電池組不會過充和過放，壽命延長，安全性高；電池少，補貼退坡、取消的影響小，易于市場化；城市工況下比燃油車節(jié)油50％以上，更為省錢；可以不外接充電，少建充電樁，且能遠距離行駛；如有充電條件，城市百公里內(nèi)節(jié)油率80％以上；可沿用燃油車的生產(chǎn)、加油設施，便于發(fā)展；新近提出的發(fā)電直驅(qū)增程式電動汽車，可免去大電流的充電和放電，不僅更節(jié)能(油)，而且電池壽命更長。
2. 電池的高壓電流是否安全？
關于這點，需要結合到車的設計一起看，也就是說因車而異。我看過騰勢的一個發(fā)布會，里面說到，這款電動汽車的高壓設計是完全按照戴姆勒高壓安全要求設計的。若真是這樣，那我們就不用擔心了，因為，戴勒姆的高壓安全設計要求，是梅賽德斯-奔馳、保時捷、寶馬、奧迪、大眾5家汽車企業(yè)一致認可的。就沖這五個牌子，也值得我們信任了。
3．電池的輻射大不大？
這里必須要提出表揚的是，我們國家在電磁標準方面的要求是很嚴格的，甚至有些部分的要求是要高于國際標準的。 根據(jù)聯(lián)合國國際衛(wèi)生組織關于電磁輻射電磁場的安全標準，磁場輻射安全標準為 100μT。我們的手機、充電器、電腦等電子產(chǎn)品均帶有磁場，數(shù)值是在4μT左右。再直觀一點，手機看微信時的電磁輻射為0.20μT，發(fā)微信時的電磁輻射為0.45μT，而播放視頻時的電磁輻射高達19.00μT。而電動汽車的電磁輻射，我找到了“愛卡汽車”網(wǎng)上的幾組實測數(shù)據(jù)：比亞迪e6約為2.95μT；江淮iEV4純電動車約為0.597μT；騰勢車內(nèi)磁場水平最高處約為0.39μT。 所以，對于電動汽車的電磁輻射安全性大可放心。
電動車電池到底哪個好，目前業(yè)內(nèi)也存在很多的分歧，但有一點是一致的，就是，至今尚未有任何一種電池技術能真正滿足新能源汽車動力電池的所有技術要求。 但通過我們上面的對比分析，可以看出磷酸鐵鋰電池的表現(xiàn)還是更為穩(wěn)定和安全的。 如果要根據(jù)此選擇購車的話，還要更多的參考車輛的其他性能和配置。
