鉅大LARGE | 點擊量：480次 | 2022年11月07日
或成為未來主流的增程式電動汽車+磷酸鐵鋰電池
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系到整車續(xù)駛里程的長短，而且關系到產(chǎn)品的安全性和可靠性?？梢哉f，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”。在政府部門倡導電池比能量指標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”是“人造”的，是因為它不是因技術優(yōu)勢自然形成的，而是片面追求純電動長里程政策引導的結果。大風起兮塵飛揚，連一向堅持“鐵電池”的大企業(yè)也被迷了眼，成了“跟風者”。當然，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，要刮就能刮起來。
同時，純電動汽車的里程指標正在追趕傳統(tǒng)燃油車，除了使用高比能電池外，還導致過度多裝電池。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%
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?，三元鋰離子電池火勢蔓延太猛，乘用車里的乘員自己來不及逃生，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論，而應考慮的因素是，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，更應該高度重視產(chǎn)品的安全性。
筆者認為，對電動汽車來說，不論是商用車還是乘用車，都事關人命，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)生化學反應。大量的化學反應熱會造成熱失控，產(chǎn)生大量氣體，導致氣壓升高、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?，F(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)掌握微納結構碳包覆技術，彌補了材料電導率不高的缺點；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。筆者認為，磷酸鐵鋰電池應成為動力電池的發(fā)展重點，應鼓勵繼續(xù)研究、提高產(chǎn)品性能。
同時，筆者認為，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。雖然火災起因尚在論證，有人認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燒完了。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。這些事故應該引起我國鋰離子電池儲能電站決策者和建設者們的警惕和深思。
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。
有人認為，增程式還是要燒油，不是發(fā)展電動車的最終目標。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。我們要以節(jié)能減排為標準，考評各條技術路線。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。
