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三元锂电池为什么在商用车上被禁用?

类别: | 发布时间:2016-01-26 | 人气值:
             

在中国电动车百人会上,工业和信息化部装备司司长张相木的一句话引起了很大的争议。他是这么说的:「工信部将组织开展对三元锂电池的风险评估,在评估完成前,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。」

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对商用车使用三元锂电池提出反对意见,主要还是出于安全考虑。但为什么三元锂电池会「躺枪」,得从原理说起。

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三元锂 VS 磷酸铁锂

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「三元锂电池」全称是「三元聚合物锂电池」,指正极材料使用镍钴锰酸锂三元正极材料的锂电池。这一命名方式是根据电池的「正极材料」划分的,除此之外,还有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂电池。除了根据正极材料划分,还可以根据外形、外包材料、电解液来划分电池类别。

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三元锂、锰酸锂、磷酸铁锂都可以在电动车上用。说了这么多「锂」,你可能有点晕,但今天的主角是三元锂电池和磷酸铁锂电池。

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三元锂电池和磷酸铁锂电池各自特性不同,主要矛盾集中在「能量密度」和「安全性」上。三元锂电池能量密度更大,但安全性经常受到怀疑。磷酸铁锂电池虽然能量密度小,但大家说它更安全。

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所谓「安全性」的差异,主要还是在正极材料上。

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这两种材料都会在到达一定温度时发生分解,三元锂材料会在 200 度左右发生分解。并且三元锂材料的化学反映更加剧烈,会释放氧分子,在高温作用下电解液迅速燃烧,发生连锁反应。而磷酸铁锂会在 700-800 度时发生分解,不会像三元锂材料一样释放氧分子,燃烧没那么剧烈。说简单点,就是三元锂材料比磷酸铁锂材料更容易着火。注意,我们这里提到的只是「材料」。

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从总的趋势来看,国内车企乘用车纷纷转向使用三元锂电池,包括北汽、比亚迪、江淮等。相应的供应商也在加速三元锂电池的生产,比如亿纬锂能在半年报中透露,二期工厂将主要生产三元锂电池。

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至于磷酸铁锂电池,越来越多的活跃在电动客车市场。去年 11 月,磷酸铁锂电池的电动大巴装机量占到了 64.9%,三元锂电池装机量只有 27.6%。相反,在纯电动乘用车市场,三元锂电池在去年 11 月的装机量超过 76%。

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问题不在于用哪种电池

最大扭矩达245Nm。

我们前面提到的,只是三元锂材料和磷酸铁锂材料特性的差异。而最终决定安全性的,是整个动力电池系统。

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由于锂电池的特性,所以必须要有 BMS(Battery Management System)。主要功能包括过充保护(OVP)、过放保护(UVP)、过温保护(OTP)、过流保护(OCP)等功能,一旦发生意外,能够立刻切断电流。

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如果电池热解了,先得问问 BMS 是不是合格的。

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所以单纯认为三元锂电池不安全,是不太合适的。三元锂材料容易热解,但是不代表三元锂电池不安全;磷酸铁锂材料不易热解,但是不代表磷酸铁锂电池就是安全的。

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动力电池的安全,是一个系统问题,不只是材料的原因。从之前的纯电动客车自燃事故来看,有三元锂电池,也有磷酸铁锂电池。但事故并不能说明某种电池是失败的,涉及因素太多了,燃油车自燃也数不胜数。

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振华新能源总经理李树军在最近的 GNEV 大会上就认为,高能量密度材料的使用,面临鞭炮还是手雷的选择。所以,务实的做法是关注模块安全,而它的重点是失效隔离与安全保护。单体失效是无法避免的现象,但可以通过对单体进行控制,来预防模块失效。

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再宏观一点儿来看,如果使用三元锂电池是为了获得更高的续航里程,那么其实还可以有很多其他方式来实现,比如车子的轻量化等等,这更是一个系统性工程。

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但是,如果从政策上就限制住了三元锂电池,是不是这些相关的电动车技术也要面临「偏废」?

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总之,电池类型的选择,是要与产品定位和技术相符的。如果因为大巴易发生大规模伤亡,就禁止三元锂电池在大巴上使用,那小车怎么办?

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那是不是有「国家保护」的私心呢?如果限制三元锂电池应用在商用车上,最大的受益者可能就是国内的磷酸铁锂电池生产企业了,因为韩国电池企业主打三元锂电池并且走低价路线。不过再想想,这种「保护」真的有利于国内电动车以及相关技术的发展么?

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其实,技术是可以解决材料天生缺陷的,而通过政策来干预技术的发展是值得考量的。

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在一个汽车工程师的微信群里,有过一个观点:电动车着火不是坏事,甚至早出事比晚出事好。问题的关键不在于使用哪种电池,而是在于我们的电动车增速太快了,由此带来大量的低质产品,这些才是真正的安全隐患。

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