新能源汽車(chē)動(dòng)力電池上演“三國(guó)殺”

    近兩年來(lái)，隨著新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，作為新能源汽車(chē)的“心臟”，動(dòng)力電池技術(shù)炙手可熱、備受關(guān)注，大有“得技術(shù)者得天下”的意味。在動(dòng)力電池主戰(zhàn)場(chǎng)上，三元鋰電池、磷酸鐵鋰、鈦酸鋰上演的“三國(guó)殺”，尤其引人關(guān)注。其中，具有空心環(huán)型結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰材料技術(shù)成為資本競(jìng)相角逐的“香餑餑”。

    熱鬧的表象后面，事情的本真到底怎樣?讓我們追本溯源，尋求答案。

    目前國(guó)內(nèi)主流的客車(chē)用動(dòng)力電池普遍采用三元鋰和磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池由于安全性問(wèn)題被“暫時(shí)叫停”，未來(lái)前景撲朔迷離；磷酸鐵鋰電池主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜以及電解液組成。作為一個(gè)化學(xué)電源體系，在設(shè)計(jì)的工作條件范圍內(nèi)一般不容易發(fā)生自燃等安全事故，但鋰離子電池負(fù)極主要采用石墨材料，過(guò)充電時(shí)易析出鋰枝晶，造成電池短路，影響鋰電池的安全性能；同時(shí)易形成SEI膜而導(dǎo)致首次充放電效率較低，不可逆容量較大。這就使得現(xiàn)在絕大多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)“不敢”進(jìn)行快充快放，而只能采用慢充的形式，嚴(yán)重制約了車(chē)輛運(yùn)行效率，給電動(dòng)汽車(chē)的推廣普及帶來(lái)了不小的障礙。

    而鈦酸鋰作為鋰離子電池負(fù)極材料，可與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成2.4V或1.9V的鋰離子二次電池，此外，它還可以用作正極，與金屬鋰或鋰合金負(fù)極組成1.5V的鋰離子二次電池。鈦酸鋰電池可以實(shí)現(xiàn)6分鐘快充滿(mǎn)電、循環(huán)次數(shù)可達(dá)2.5萬(wàn)次以上，這在經(jīng)濟(jì)性上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰電池。傳統(tǒng)鋰離子電池在160攝氏度環(huán)境下就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重故障，而鈦酸鋰電池在240攝氏度高溫下仍能平穩(wěn)工作并無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象，其安全性也不亞于稀土電池。

    “安全性問(wèn)題，將成為影響電動(dòng)汽車(chē)健康發(fā)展與成敗的重要問(wèn)題。發(fā)展新能源汽車(chē)要堅(jiān)持安全第一的思想，發(fā)展速度要以安全為前提。如果做不到安全，寧可把速度放慢一點(diǎn)。”科技部電動(dòng)汽車(chē)重大項(xiàng)目監(jiān)理專(zhuān)家組組長(zhǎng)王秉剛直言，電動(dòng)車(chē)發(fā)生的個(gè)別安全事故，是因?yàn)椤暗唾|(zhì)量的電芯、很粗糙的電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)、整車(chē)防護(hù)不足。

    國(guó)聯(lián)汽車(chē)動(dòng)力電池研究院院長(zhǎng)盧世剛指出，單體電池起火和比能量關(guān)聯(lián)度較高（參與電極反應(yīng)的單位質(zhì)量的電極材料，放出電能的大小稱(chēng)為該電池的比能量）。當(dāng)電池比能量超150瓦時(shí)/千克時(shí)，起火的概率比較高。在此條件下，三元材料與磷酸鐵鋰電池相比，能量高也更易出現(xiàn)火災(zāi)類(lèi)似事故。

     “提高電池比能量是一把雙刃劍，企業(yè)要有清晰的認(rèn)識(shí)，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中要把握一定的尺度，做到適可而止。”三元材料發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的可能性有多大？盧世剛稱(chēng)，如果用磷酸鐵鋰和三元材料相比，在單體電池出現(xiàn)熱失控的情況下，磷酸鐵鋰是冒煙，三元材料是著火。此時(shí)，如果系統(tǒng)保護(hù)功能失效、絕緣失效、機(jī)械控制失效，都會(huì)產(chǎn)生安全事件，“所以系統(tǒng)可靠性是保證電池安全性的重要因素”。<