鉅大LARGE | 點擊量：385次 | 2022年10月26日
楊裕生院士應(yīng)重視磷酸鐵鋰電池發(fā)展
近些年，電動汽車的快速發(fā)展帶動了動力鋰離子電池的發(fā)展。作為電動汽車的動力來源，電池性能的好壞不但關(guān)系到整車?yán)m(xù)駛里程的長短，而且關(guān)系到產(chǎn)品的安全性和可靠性。可以說，動力電池的發(fā)展決定著純電動汽車的未來。
一、電動汽車必須把安全性放在第一位
在眾多新能源車型中，我國給予純電動汽車的補貼最高，而且補貼與純電動里程掛鉤，于是近些年在我國出現(xiàn)了一陣“人造三元風(fēng)”。在政府部門倡導(dǎo)電池比能量指標(biāo)一年更比一年高的情況下，三元材料中鎳鈷錳的組合由安全性尚可的333，一步一步地邁向523、622、811。隨著鎳量的增加，在材料比容量提高的同時，電池的熱失控溫度和安全性逐步下降。在另一種鎳鈷鋁三元材料中（特斯拉所用），鎳的份額也占八成，同樣存在類似問題。
說“三元風(fēng)”是“人造”的，是因為它不是因技術(shù)優(yōu)勢自然形成的，而是片面追求純電動長里程政策引導(dǎo)的結(jié)果。大風(fēng)起兮塵飛揚，連一向堅持“鐵電池”的大企業(yè)也被迷了眼，成了“跟風(fēng)者”。當(dāng)然，這也不難理解，畢竟企業(yè)要生存需要逐利。這也從另一個角度證明，政策力大無窮，不管什么方向的風(fēng)，要刮就能刮起來。
同時，純電動汽車的里程指標(biāo)正在追趕傳統(tǒng)燃油車，除了使用高比能電池外，還導(dǎo)致過度多裝電池。這兩個因素疊加，使電動汽車的安全性更受威脅，事故頻發(fā)。工信部曾一度放話，要求暫停使用三元鋰離子電池，但在強大的三元“隊伍”的強烈呼吁下最終不得不作出妥協(xié)，同意乘員少的乘用車可用三元鋰離子電池，三元鋰電池客車在通過熱失控試驗和熱失控擴展試驗測試的前提下，也可申請推薦目錄。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
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%
用三元鋰離子電池的乘用車，乘員少就能安全逃生嗎？且看近期發(fā)生的事故。今年5月初，美國佛羅里達州發(fā)生一起特斯拉ModelS以每小時90英里（約合144公里）的速度撞墻后立即起火事件，車內(nèi)前排兩人在大火中不幸遇難，坐在后排的一人被甩出車外受傷。5月10日，在瑞士南部的高速公路上，一輛特斯拉ModelS撞上中央隔離帶，車輛翻轉(zhuǎn)、起火，一名德國駕駛者被困在車內(nèi)燒死。一周之內(nèi)，兩起特斯拉電動汽車起火事故，三人喪生?？梢姡囯x子電池火勢蔓延太猛，乘用車?yán)锏某藛T自己來不及逃生，別人也難以救助。
面對多次失火事件，特斯拉表示傳統(tǒng)汽車碰撞也會燃燒。這是典型的強詞奪理。更何況，傳統(tǒng)汽車碰撞而不燃燒的情況比比皆是。
我國也發(fā)生過多起電動汽車燃燒事件，雖然頻度不及特斯拉，但不能據(jù)此得出我國的三元鋰電池比特斯拉的三元鋰電池更安全的結(jié)論，而應(yīng)考慮的因素是，我國大多數(shù)電動乘用車的里程和電池量比特斯拉少，上高速公路的比例不及特斯拉高，而且我國高速公路限速120公里/小時。作為載客量大、乘客逃生需時長的電動客車，更應(yīng)該高度重視產(chǎn)品的安全性。
筆者認(rèn)為，對電動汽車來說，不論是商用車還是乘用車，都事關(guān)人命，必須把安全性放在第一位，其他問題為之讓路。
二、動力電池的安全性極其關(guān)鍵
電動汽車的安全性主要取決于動力電池的安全性。
電池組像汽油箱那樣，是一種含高能物質(zhì)的部件。鋰離子電池中的電解液是用有機溶劑配制而成，其易燃的程度不亞于汽油。正極的氧化劑和負(fù)極的還原劑只隔一層微米級厚的隔膜，內(nèi)短路則生熱；充放電時，電池內(nèi)阻也生熱。在達到一定溫度時，正極上的氧化劑可與電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。大量的化學(xué)反應(yīng)熱會造成熱失控，產(chǎn)生大量氣體，導(dǎo)致氣壓升高、電池破裂，繼而出現(xiàn)車輛燃燒、爆炸情況。
正極的氧化劑不同，電池發(fā)生熱失控的溫度也不同。使用熱失控溫度越低的正極材料，電池的安全性越差。特斯拉用的三元鋰離子電池，熱失控溫度不足200℃，尤其是三元材料在達到一定溫度時還會分解釋放出極活潑的初生態(tài)氧，即使在沒有外界氧氣供應(yīng)的情況下，這種電池內(nèi)部就“完整地具備”燃燒三要素。試想，其安全性能高嗎？這也是三元鋰離子電池起火后，火勢蔓延迅速且難以撲滅的原因。
相比之下，磷酸鐵鋰分子里的氧被牢固地束縛在磷酸根中，很難成為助燃劑，磷酸鐵鋰電池的熱失控溫度要高得多，其安全性高得多。現(xiàn)在，磷酸鐵鋰單體電池比能量已提升至180Wh/Kg，電池包比能量已達到151Wh/Kg，其功率型電池的性能完全能滿足增程式電動汽車的需求。
我國有發(fā)展磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢。由中國電池工業(yè)協(xié)會牽頭，成功申訴三家外資企業(yè)磷酸鐵鋰電池專利無效，從而讓中國磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)徹底擺脫國外專利束縛，為我國發(fā)展新能源汽車掃除阻礙；我國眾多企業(yè)掌握微納結(jié)構(gòu)碳包覆技術(shù)，彌補了材料電導(dǎo)率不高的缺點；我國已建立完整的材料生產(chǎn)鏈，價格日趨合理；電池生產(chǎn)水平不斷提高，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。筆者認(rèn)為，磷酸鐵鋰電池應(yīng)成為動力電池的發(fā)展重點，應(yīng)鼓勵繼續(xù)研究、提高產(chǎn)品性能。
同時，筆者認(rèn)為，電力系統(tǒng)的規(guī)模儲能用三元鋰離子電池也不可取，甚至用鋰離子電池也值得商榷。打個比方，這就像一座堆滿燃燒彈的活火山。去年我國山西省有兩座2MWh調(diào)頻電站起火，用的就是三星公司的三元正極18650鋰離子電池。雖然火災(zāi)起因尚在論證，有人認(rèn)為可能不是電池而是電氣部分的原因，但無可爭辯的事實是電池?zé)炅?。如果換成不含有機溶劑的電池，情況就不會這么慘烈。今年7月，韓國風(fēng)電場的4MW/12MWh儲能電站起火并爆炸，據(jù)報道，這是該國第四個發(fā)生燃燒事故的三元鋰離子電池儲能電站。這些事故應(yīng)該引起我國鋰離子電池儲能電站決策者和建設(shè)者們的警惕和深思。
三、增程式電動車與磷酸鐵鋰電池是絕佳配對
增程式電動車是指純電動汽車上加裝增程器（任何一種發(fā)電裝置），通過在車上發(fā)電增加行駛里程。這類車的優(yōu)點突出：電池組不會過充和過放，壽命延長，安全性高；電池少，補貼退坡、取消的影響小，易于市場化；城市工況下比燃油車節(jié)油50％以上，更為省錢；可以不外接充電，少建充電樁，且能遠距離行駛；如有充電條件，城市百公里內(nèi)節(jié)油率80％以上；可沿用燃油車的生產(chǎn)、加油設(shè)施，便于發(fā)展；新近提出的發(fā)電直驅(qū)增程式電動汽車，可免去大電流的充電和放電，不僅更節(jié)能（油），而且電池壽命更長。
如果把安全性高的磷酸鐵鋰電池用于增程式電動汽車，不但能夠提高車輛的安全性，而且比能量、比功率完全夠用，使用壽命長。此外，我國鋰資源豐富，不存在鈷、鎳資源受制約的問題。
所以，我國應(yīng)將磷酸鐵鋰電池作為發(fā)展重點，使之有力地支持增程式電動汽車的市場化，它可以有效免除純電動汽車的里程、安全、價格、充電、后續(xù)電池五大焦慮。
有人認(rèn)為，增程式還是要燒油，不是發(fā)展電動車的最終目標(biāo)。言下之意，發(fā)展增程式電動車意義不大。對此，筆者想著重強調(diào)兩點。
一是如果我國汽車的油耗能降一半以上，年節(jié)油近2億噸，這有助于環(huán)境改善、提高能源安全。
二是純電動汽車未必是最終目標(biāo)。我們要以節(jié)能減排為標(biāo)準(zhǔn)，考評各條技術(shù)路線。未來，增程式電動車的發(fā)動機很有可能不燒油而燒醇類，類似現(xiàn)在巴西的汽車燒乙醇。醇類由太陽能生物質(zhì)轉(zhuǎn)換而來，不增加CO2排放，如果再加上發(fā)展熱效率很高的發(fā)動機，我國汽車的節(jié)能減排將取得很大突破。
所以，筆者認(rèn)為，增程式電動車并不是“向純電動汽車的過渡”，而是未來車輛的主力。尤其是增程式電動車和磷酸鐵鋰電池配對，更是如虎添翼。（來源：中國汽車報
