鉅大LARGE | 點擊量：1195次 | 2021年04月23日
磷酸鐵鋰安全性高 為何新能源車企更喜歡用三元鋰？
電動汽車永遠離不開的三大話題:續航、充電和電池。
隨著時間的遷移,大多數主流電動汽車更新迭代,其續航能力和充電速度都有一定的提升,唯獨是電池安全問題一直是電動汽車的痛點。
近年來不時有電動汽車充電時自燃的新聞被曝光,讓不少人“聞充電色變”,停車也得躲著電動汽車和充電樁,生怕會惹火燒身。選購電動汽車的朋友也會有擔憂:電動汽車的電池壽命如何,充電安全性如何等等。
電動汽車作為新能源汽車的重要發展方向,最大的安全隱患非動力鋰電池莫屬。盡管我國已經有相當多有關電池系統安全和電池性能的法規,然而受動力鋰電池先天的化學特性影響,在某些特殊工況下的不穩定因素會導致自燃,且電動汽車的電池熱失控速率難以估計,撲滅的難度要比傳統汽油車更高。
當然,現階段電池安全問題一直是電池廠家和汽車廠家首要考慮的大事。以市面上兩大電動汽車電池方法磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池為例,我們今天就來分析下兩者的安全性和優缺點差異。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
磷酸鐵鋰離子電池更穩定
磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池在安全性上最大的差別在于耐高溫性,簡單來說就是誰受得了高溫,誰的穩定性就越高,這點也是由它們各自的化學特性決定的。
以磷酸鐵鋰離子電池為例,磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵要達到700-800攝氏度才會發生分解,即便發生猛烈撞擊、針刺和短路的情況,也不會釋出氧分子,也就不會出現劇烈的燃燒。
與此相比較的三元鋰離子電池,其內部達到250-300攝氏度就會發生分解,遇到電池中可燃的電解液和碳材料,出現的熱量進一步加劇分解,從而發生爆燃的情況,這種不穩定性也讓三元鋰離子電池在熱管理上要達到較高的要求。
得益于磷酸鐵鋰離子電池的耐高溫性和化學穩定性,前期大部分純電動汽車幾乎都采用了磷酸鐵鋰離子電池,高工產研鋰電研究所(GGII)調研數據顯示,2015年和2014年,磷酸鐵鋰離子電池在新能源乘用車市場上一直占據主導地位。
不過自2016年以后,三元鋰離子電池的份額開始反超磷酸鐵鋰離子電池,并一直主導著動力鋰電池的市場,這又是怎么一回事呢?
三元鋰離子電池能量密度更高
之所以三元鋰離子電池后來主導了新能源汽車的市場,最大的原因便是它的能量密度比磷酸鐵鋰離子電池更高,而國家的出臺的新能源政策表明,補貼與電池的能量密度是掛鉤的,換言之電池能量密度越高,廠家能拿到的補貼就越多。
看到這里,很多人也許會質疑這些新能源車廠家,為了謀取暴利,寧可放棄安全性更高的磷酸鐵鋰離子電池,也要冒險選擇三元鋰離子電池。
其實,磷酸鐵鋰離子電池并非最好的選擇,以比克電池供應的資料來看,18650電池的三元鋰離子電池,能量密度已經達到了232Wh/kg;而磷酸鐵鋰離子電池一直徘徊在170-190Wh/kg左右,加上前者能量密度大,體積更小,質量更輕,帶來空間性和續航能力的提升,是后者無法比擬的。
當然,此處還要提及到動力鋰電池的耐低溫性。眾所周知,電動汽車在冬天氣溫低的環境下,其續航表現是比較蛋疼的,基本上只能發揮電池的一部分性能。而磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池在低溫下的表現各有差異,數據顯示,磷酸鐵鋰離子電池在零下20攝氏度時電池容量僅為常溫下的54%,三元鋰離子電池表現尚可,能達到常溫下的70%。在耐低溫性方面,三元鋰離子電池確實更加有優勢,相當于抵消了自身耐高溫性不足的缺點。
磷酸鐵鋰離子電池前景可期
從目前兩種裝配動力鋰電池的品牌陣型來看,磷酸鐵鋰離子電池的裝配份額基本都體現在比亞迪的車型上,這點也為比亞迪DM和EV車型的安全性做了背書。其他還在用磷酸鐵鋰離子電池的品牌還有騰勢、北汽等。
以三元鋰離子電池為代表的有特斯拉,還有蔚來、小鵬等國內造車新勢力。可見采用這類電池的品牌,它們旗下的車型都有著高性能、高續航等特點,完全滿足當下消費者對新能源車的需求,也憑借著這兩點優勢,三元鋰離子電池迅速崛起,幾乎以壓倒性優勢擊敗了磷酸鐵鋰離子電池。
不過事情總會有反轉的時候,時間來到2020年,我們看到了磷酸鐵鋰離子電池再度崛起的苗頭。
比亞迪漢
目前掌握著磷酸鐵鋰離子電池核心技術的比亞迪,將在今年推出最新的“刀片電池”技術,這項技術不僅極大提升電池安全性,壽命超過120萬公里,還把電池組體積縮小50%,這項技術無疑極大推進了磷酸鐵鋰離子電池的發展,官方表示該技術將會應用在即將上市的漢EV和唐EV的電池組上。
特斯拉Model3
另外,在工信部公布的新能源汽車推廣應用推薦車型目錄中,國產特斯拉Model3標準續航版顯示配備的是一款“無鈷電池”,也就是不含鈷的磷酸鐵鋰離子電池。除了造車成本減少,電池能量密度降低,我們還發現這款國產Model3的續航新增了23公里。由此可見,磷酸鐵鋰離子電池的實力在一定程度上已經不輸三元鋰離子電池。
隨著未來新能源補貼的完全退出,更多的車企回歸到安全性更高、成本更低的磷酸鐵鋰離子電池也不是不可能,畢竟目前大部分消費者的里程需求還是在200-400km之間,性能方面的參數顯得并不重要。假如未來技術風口有變,我們也希望更多的廠家能回歸到更加靠譜的電池技術路線。
寫在最后:
關于新能源車企而言,自身產品有著再多的優點和口碑,也抵擋不住一次自燃事故帶來的沖擊。正如俗話說“一次不忠,百次不用”,消費者最終看重的還是一輛車開起來是否可靠安全。目前新能源車的安全問題千瘡百孔,最終能否得以改進,皆在廠家的取舍問題上,我們也就靜觀其變吧。
