特斯拉采用的鋰電池真的安全嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-08 10:38
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首先糾正一個概念，“鋰電”是我們一般說的“鋰離子電池”的簡稱，而有些人說的“鐵電”，其實是使用磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池，它是“鋰電”的一種。
特斯拉為什么使用松下 18650 鋰電池？
OK，現在開始回答，先說簡單版通俗型摘要：
特斯拉使用的松下 18650 鋰電池，以 NCA 為正極，并且設計了復雜的電池管理系統，從而盡可能保證和提高了電池工作的高效性與安全性。至于是否絕對的安全，這個無法回答，你如果想說自燃，我還想說汽油車夏天也自燃呢。
對于純電動汽車（不考慮插電混動以及純混，人家可以靠汽油開掛），我們最最糾結的是什么？里程焦慮，就是開不遠，因為電池的能存儲的能量密度太低，車用電池成組后現在一般也就 100~150Wh/kg 的能量密度，汽油的這個數值大概是 10000……所以哪怕你像烏龜一樣背一車電池都不見得解決問題。大家天天吐槽電動汽車天天充電跑不遠半路沒電了怎么辦，都是能量密度太低給害的。
現在電池技術的最大短板，就是能量密度太低，落后于摩爾定律無窮遠……別扯那些鋰空什么的，即使它們能量密度也不夠高，關鍵是離實用還遠……
所以至于為什么不采用磷酸鐵鋰電池，我想說，主要原因，應該是容量（Capacity 單位是 Ah），以及能量（Energy，即容量的 Ah 乘以電壓，得到 Wh）偏低（磷酸鐵鋰容量比三元低一點，電壓還低，只有 3.4V，所以乘出來的能量就更低了）。
實際的汽車用電池組都是串并聯組合出來的，需要用串聯來提高電壓，此時，單節(jié)單池的電壓以及不同電池之間的容量一致性顯得非常重要，光說容量低是不嚴謹的。
本人的工作就是在國內某研究所做磷酸鐵鋰的某升級產品的研發(fā)，還同時亂看一些其它材料，鋰電池和電動汽車的東西，所以在這里答一下。
（現在開始華麗地半學術地展開斯米達）
要對比幾種正極材料，我們就必須引入這個圖，即五個重要性能判據：
Power 功率，Life 壽命，Cost 成本，Safety 安全，以及 Energy 能量。
對比的材料是 NMC/NCA 三元材料 /NCA，LCO 鈷酸鋰，LFP 磷酸鐵鋰，LMO 錳酸鋰。NCA 和 NCM 比較相近，算是材料中的近親，因此在這里歸為一類說。
LCO = LiCoO2 , layered, NMC = LiNixMnyCozO2 , layered, NCA = LiNi1-y-zCoyAlzO2 , layered, LMO = LiMn2O4 spinel, LFP = LiFePO4 olivine
從這個圖中，我們可以看出：
LFP 材料
Energy 能量最低（悲劇，容量低是一方面，3.4V 的低電壓才是問題，反面例子就是鎳錳酸鋰尖晶石，電壓 4.7V）。篇幅所限，就不在這里放充放電曲線了。
Power 功率一點也不低（在鄙研究所自制的中試級磷酸鐵鋰，5C 可以做到 130mAh/g 滴（當然 PHOSTECH 的也可以......）。包碳 + 納米化材料倍率性能還是很強大的！
Life 壽命和 Safety 安全性最優(yōu)，這主要得益于該材料中聚陰離子 PO43-的結合作用，使得氧結合的更好，與電解液的反應活性低，不像三元材料那樣更容易出現一些產生氧氣鼓泡等現象。壽命上，一般認為可以>4000 次循環(huán)。
Cost 成本，磷酸鐵鋰還不錯，成本上僅次于 LMO 錳酸鋰材料（這個東西，空氣燒，錳源又便宜），第二有競爭力。磷酸鐵鋰的原料，磷鐵鋰都比較便宜，但是做成納米粉需要一些成本，熱處理又要在惰性氣氛下進行，種種工藝要求，導致該材料的成本（國產的大約 10W/t）不像 LMO 那么低（6~7W/t），但是比起 NMC（13W/t），LCO（更貴）還是便宜一些的。
原因：鈷比鎳貴（我國貧鈷啊有沒有），鎳比錳鐵要貴，用什么原料，有什么成本。
然后再對比分析以下 NCM/NCA 材料
能量最有優(yōu)勢（電動汽車就想跑遠點，這個最重要）。此外隨著高鎳 NCM 材料的研發(fā)推出，這個材料的能量密度還能有進一步的提升
功率還可以（其實也夠用了，對于純電動汽車，能量比功率特性更為重要，對于豐田 Prius 這種混動車，功率特性才更重要，但前提是能量不能太挫）
壽命，也不錯。之前的時候，三元材料可能壽命在 1000 次左右，但是近幾年來隨研發(fā)工作的進展，該材料的壽命已經可以達到 2000 周（好像標準是還能保持 80%還是多少，記不清了），這就已經很可觀了，比如你電動汽車，一天一充，一年 365 次，2000 次夠你 6 年了，好多人這時都打算換車啦。
成本有點高（先承認這點）。
畢竟用了些鎳鈷金屬，成本高點正常，但是這個材料至少比 LCO 鈷酸鋰便宜，所以以后在日常電子消費品領域，取代 LCO 材料還是比較有前途的。
安全差，尤其是相對于磷酸鐵鋰而言，NCM/NCA 材料充電時會往外冒氧氣，使用中出事的可能性也高于 LFP 材料，三元材料電池安全性一直存在一些問題。
但是說到這里，電池里不只有正極材料，我們還可以通過電解液成分調節(jié)，隔膜優(yōu)化（陶瓷隔膜神馬）以及優(yōu)化電池控制系統（冷卻，安全防護）來減輕這個問題。雖然 NCM/NCA 材料的安全性一直算是個問題，但是還是有提高的空間和解決的辦法的。說能完全解決安全問題的，我認為都是在耍流氓。電池控制系統，是盡可能提高安全度，不可能保證 100%安全。
