三元与磷酸铁锂之争是必要的,并不能否定三元材料

安富强

【第一电动网】(特约作者 安富强)这几天很多同行朋友在热议工信部在百人会上的发言-“… …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”,让前几天扑面而来的新闻坐实了,大家都在争议官方不应该下次结论,从行政上对技术的发展划定一道沟壑。本人仅从技术的角度分三个层次辩证地来阐述一下自己对此的看法,回应同行的诉求。

三元与磷酸铁锂之争是必要的,并不能否定三元材料

一.电池系统安全性与电芯的关系

纯电动车的安全事故基本都是由于动力供给系统-电池系统引起的。但电池系统的安全失效不仅仅是由单体电芯引起。作为一个由单体电池,电管理系统,热管理系统,机械零部件综合组成的复杂系统,其中机械连接的稳定性会带来热和电阻的不均匀性,可导致电池之间局部过热或一致性变差;电管理和热管理不仅涉及电池的安全使用(过压,欠压),同时也涉及热的不一致带来的电池不一致,在这种情况下如果电管理失效,可导致热失控,即我们经常说的热电一体化设计,热电耦合课题。

所以,电池系统安全性与电芯安全性之间是充分非必要关系,而非充要关系。

二.电芯的安全性失效因素

电芯的安全失效的可能原因有内短路和滥用(包括外部撞击),但绝大多数是由内短路引起的(在现有公开的电动车安全事故分析中虽然公开原因不提及此,但不可否认这是主要因素)。而内部短路与体系是没有任何关系的,主要取决于电池的制成控制。对制成控制的管理恰恰是国内落后于国外的关键所在,也是以后精细化发展必须要提高的一个短板。

制成控制不好,不仅可能引起内短路,同时可带来电池一致性的问题。一致性问题反过来会由于电池系统电管理的“突发”问题引起整个系统的失效,即制成是根本,一致性与安全也是串联的影响关系。

三.材料的安全性与电池安全性的关系

关于材料与电池的安全性关系,专业人士都很熟悉的三张图:电池的热失控步骤图, 材料的DSC /ARC图和电池的ARC图(省略),清晰地看出电池的安全性与材料的安全性之间是充分非必要关系,而不是充要关系。但恰恰是材料的DSC图成为大家诟病三元不好的重要依据。我想在第一点里已经提及它们的关系了。

四.三元电池和磷酸铁锂电池性能比较

在电池寿命方面,毋庸置疑磷酸铁锂的优势很大,这是现有技术下的共识。那么针对标题我有个发问:同等条件下,三元电池的产热是否就一定高于磷酸铁锂?答案当然是否定的,电池的产热与电极的设计有很大的关系,材料导电性的差异能够通过电池的设计来弥补。

而安全问题的根源是热,除去内短路和滥用带来的影响,似乎看不出正常的发热与材料有何直接关联。

所以在安全性上,材料是前提,合理设计是基础,制成控制是核心,电池可靠管理是关键。

在安全性方面再谨慎一点也不为过,安全无小事,进行充分论证也是必要的,希望这种论证能够有更多的数据支撑,能够引入更多技术工作者的高度参与。百花争鸣,百花齐放,对行业健康发展才是有利的,对此我的建议是:

1、建立电池企业安全健康档案:如在客车上出任何安全问题都应该立即停止供货,直至查明可信的问题根源并整改后方能放行;

2、严肃事故调查的过程和透明度,提高调查结果的公信力。调查不是浅尝辄止,欲盖弥彰;

3、逐渐建立电池企业品质档案:2015年可以说任何动力电池企业都不缺订单,这势必造成鱼龙混杂,影响整个行业的健康发展,国家应该逐步全面的评估电池企业的生产制备能力和品质控制能力,给予整车厂必要的建议。

高歌猛进的发展催生了很多管理不善的电池企业,可以悲观的预期,2016-2017年电动车安全事故发生频率必然会有所增加,电动车的发展任重道远。

作者 系电池行业从业人员

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