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三元和磷酸铁锂电池安全性谁更胜一筹?

导读: 虽然距工信部宣布“暂停三元锂电池客车列入新能源汽车推广应用推荐车型目录”的决定已经两月,但是业界关于此决定的热议仍在持续发酵。那么三元和磷酸铁锂电池安全性谁更胜一筹?三元电池在客车被禁是否应该?

  虽然距工信部宣布“暂停三元锂电池客车列入新能源汽车推广应用推荐车型目录”的决定已经两月,但是业界关于此决定的热议仍在持续发酵。那么三元和磷酸铁锂电池安全性谁更胜一筹?三元电池在客车被禁是否应该?

  三元燃烧似火药,磷酸铁锂燃烧像煤

  化学里面我们都学过,燃烧有三个基本要素:助燃物、可燃物、着火源。那么在锂电池里面,不同正极材料一旦燃烧起来有什么不同呢?对于这个问题,行业专家给出了如下的解释:

  三元材料的燃烧特性比较像火药。火药之所以一点就燃,是因为火药里含有硝酸盐成分,遇热分解产生氧气,向硫磺和碳提供燃烧要素。一旦开始燃烧后,硝酸盐连续释放氧气,于是火药进入“热失控”状态,释放出威力巨大的能量。与之类似的,三元材料热稳定性较差,在200℃左右的外界温度下,就会分解并释放出氧气,与电池里的可燃的电解液、碳材料一起,一点就着。产生的热量会进一步加剧正极的分解,造成与火药类似的“热失控”。三元锂电池一旦着火,在极短的时间内就会爆燃。去年使用了三元电池的香港品牌巴士在几十秒内爆燃,并付之一炬就是典型的例子。

  而磷酸铁锂的燃烧就像煤燃烧过程。煤的燃点高,而且燃烧需要消耗外部氧气。它的燃烧过程是一个热量传递、逐渐消耗空气中的氧气的过程。类似的,磷酸铁锂热稳定性好,在700℃时才会发生分解,即使分解也不会释放氧气。所以磷酸铁锂电池的燃烧需要外部提供氧气,一旦氧气源被切断,火就能熄灭。在极端的情况下,磷酸铁锂的燃烧也不激烈,而且火势扩大也比较缓慢,起火也比较容易被扑灭。

  三元系统安全设计挑战是磷酸铁锂十倍以上

  从以上分析不难看出,就材料层面来看,三元材料相对磷酸铁锂的安全性有本质差别。要达到与磷酸铁锂电池系统同等安全性,三元电池系统在整车、动力电池系统、动力电池包、模组、电芯等不同层面的安全挑战要远远高于磷酸铁锂。打个比方,我们在运输煤炭的时候,一般是无需特殊防护。而运输火药,则需要特别小心,由专门组织用特殊车辆进行运输。

  那怎样才能消除三元材料的危险性呢?业界翘楚特斯拉从2003年起就展开了大胆尝试,大约花了10年的时间,研发相应的安全技术。目前顶配的ModelS使用了接近7000颗松下产三元锂电池,对电池两次分组,做串并联。设置传感器,感知每颗电池的工作状态和温度情况,由电池控制系统进行控制,防止出现过热短路温度差异等危险情况。此外,特斯拉在碰撞防护上也可谓是做足了工夫,大量使用了高强度铝合金、超高强钢、防弹复合材料。

  然而在这样的严密防护下,特斯拉也没有与事故无缘。从去年新闻报道的几起特斯拉起火的事件来看,三元锂电池遇穿刺会短路喷火,正是其层层盔甲下的 “软肋”。遇到极端情况或外力击破了保护,特斯拉依然会起火,只是特斯拉的重重保护给了车主一定的逃生时间,因此没有发生重大的伤亡事件。

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