從三元鋰和磷酸鐵鋰中看電動(dòng)車(chē)真正的安全隱患

　　在中國電動(dòng)車(chē)百人會(huì )上，工業(yè)和信息化部裝備司司長(cháng)張相木的一句話(huà)引起了很大的爭議。他是這么說(shuō)的：“工信部將組織開(kāi)展對三元鋰電池的風(fēng)險評估，在評估完成前，暫停三元鋰電池客車(chē)列入新能源汽車(chē)推廣應用推薦車(chē)型目錄。”

　　針對這樣的消息，電動(dòng)車(chē)百人會(huì )信息部特地發(fā)布了一條公告，說(shuō)百人會(huì )只是一個(gè)平臺，而不代表任何一方表態(tài)。根據目前的報道，也有企業(yè)透露目前相關(guān)管理機構已經(jīng)暫停了三元材料的電動(dòng)大巴的公告受理，但真實(shí)性有待考量。

　　對商用車(chē)使用三元鋰電池提出反對意見(jiàn)，主要還是出于安全考慮。但為什么三元鋰電池會(huì )被“喊卡”，得從原理說(shuō)起。

　　三元鋰 VS 磷酸鐵鋰

　　“三元鋰電池”全稱(chēng)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。除了根據正極材料劃分，還可以根據外形、外包材料、電解液來(lái)劃分電池類(lèi)別。

　　三元鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰都可以在電動(dòng)車(chē)上用。說(shuō)了這么多“鋰”，你可能有點(diǎn)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(shuō)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(huì )在到達一定溫度時(shí)發(fā)生分解，三元鋰材料會(huì )在 200 度左右發(fā)生分解。并且三元鋰材料的化學(xué)反映更加劇烈，會(huì )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(huì )在 700-800 度時(shí)發(fā)生分解，不會(huì )像三元鋰材料一樣釋放氧分子，燃燒沒(méi)那么劇烈。說(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn)，就是三元鋰材料比磷酸鐵鋰材料更容易著(zhù)火。注意，我們這里提到的只是“材料”。

　　從總的趨勢來(lái)看，國內車(chē)企乘用車(chē)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(chǎng)將主要生產(chǎn)三元鋰電池。

　　至于磷酸鐵鋰電池，越來(lái)越多的活躍在電動(dòng)客車(chē)市場(chǎng)。去年 11 月，磷酸鐵鋰電池的電動(dòng)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(dòng)乘用車(chē)市場(chǎng)，三元鋰電池在去年 11 月的裝機量超過(guò) 76%。

　　問(wèn)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(gè)動(dòng)力電池系統。

　　由于鋰電池的特性，所以必須要有 BMS（Battery Management System）。主要功能包括過(guò)充保護（OVP）、過(guò)放保護（UVP）、過(guò)溫保護（OTP）、過(guò)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(wèn)問(wèn) 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(dòng)力電池的安全，是一個(gè)系統問(wèn)題，不只是材料的原因。從之前的純電動(dòng)客車(chē)自燃事故來(lái)看，有三元鋰電池，也有磷酸鐵鋰電池。但事故并不能說(shuō)明某種電池是失敗的，涉及因素太多了，燃油車(chē)自燃也數不勝數。

　　其實(shí)，我們更應該關(guān)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(shù)軍在最近的 GNEV 大會(huì )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(wù)實(shí)的做法是關(guān)注模塊安全，而它的重點(diǎn)是失效隔離與安全保護。單體失效是無(wú)法避免的現象，但可以通過(guò)對單體進(jìn)行控制，來(lái)預防模塊失效。

　　再宏觀(guān)一點(diǎn)兒來(lái)看，如果使用三元鋰電池是為了獲得更高的續航里程，那么其實(shí)還可以有很多其他方式來(lái)實(shí)現，比如車(chē)子的輕量化等等，這更是一個(gè)系統性工程。

　　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(guān)的電動(dòng)車(chē)技術(shù)也要面臨“偏廢”？

　　總之，電池類(lèi)型的選擇，是要與產(chǎn)品定位和技術(shù)相符的。如果因為大巴易發(fā)生大規模傷亡，就禁止三元鋰電池在大巴上使用，那小車(chē)怎么辦？

　　陰暗一點(diǎn)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(chē)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(jià)路線(xiàn)。不過(guò)，這種“保護”真的有利于國內電動(dòng)車(chē)以及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展么？

　　其實(shí)，技術(shù)是可以解決材料天生缺陷的，而通過(guò)政策來(lái)干預技術(shù)的發(fā)展是值得考量的。

　　在一個(gè)汽車(chē)工程師的微信群里，有過(guò)一個(gè)觀(guān)點(diǎn)：電動(dòng)車(chē)著(zhù)火不是壞事，甚至早出事比晚出事好。問(wèn)題的關(guān)鍵不在于使用哪種電池，而是在于我們的電動(dòng)車(chē)增速太快了，由此帶來(lái)大量的低質(zhì)產(chǎn)品，這些才是真正的安全隱患。