三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池安全嗎

來源：存能電氣  日期：2019-06-06 09:52  瀏覽量：次

　　三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池安全嗎？現(xiàn)在，人們購買新能源汽車客觀上要在磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池兩種技術(shù)之間進(jìn)行二選一的選擇。三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池各自特性不同，主要矛盾集中在“能量密度”和“安全性”上。三元鋰電池能量密度更大，但安全性經(jīng)常受到懷疑。磷酸鐵鋰電池雖然能量密度小，但大家說它更安全。

　　三元鋰電池安全嗎？

　　三元鋰電池是指正極材料使用鋰鎳鈷錳三元正極材料的鋰電池，鋰離子電池的正極材料有很多種，主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。三元鋰電池被業(yè)內(nèi)視為是目前國內(nèi)純電動汽車的電池技術(shù)路線中正在快速發(fā)展的一種，與之相對的是磷酸鐵鋰電池。

　　對于電動汽車來說，不管是商用還是乘用，都是事關(guān)人身安全，必須把安全放在第一位！三元鋰電池在安全性方面很不靠譜。車禍中，外力撞擊會損壞電池隔膜，進(jìn)而導(dǎo)致短路，而短路時發(fā)出的熱量會造成電池?zé)崾Э?，并迅速將溫度升?00℃以上。

　　三元鋰電池?zé)岱€(wěn)定性較差，堅持不到300℃就會分解出氧分子，遇到電池中可燃的電解液、碳材料后一點就著，產(chǎn)生的熱量進(jìn)一步加劇正極分解，在極短的時間內(nèi)就會爆燃。相比之下，另一種廣泛應(yīng)用的磷酸鐵鋰電池可以堅持到700-800℃，而且不會分解出氧分子，安全性要高得多。正是基于安全性考慮，在中國，搭載三元鋰電池的客車一度無法進(jìn)入工信部新能源汽車推薦車型目錄。

　　當(dāng)三元鋰電池充放電時，由于鐵離子氧化能力不強，不會放出氧氣，自然也就難以與電解質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，這使得三元鋰電池充放電過程處在一個安全的環(huán)境中。不但如此，三元鋰電池在大倍率放電，甚至過充放電過程中，也難以發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng)。

　　同時，鋰在脫嵌后，晶格變化使晶胞終體積會縮小，這正好抵銷了碳負(fù)極在反應(yīng)中增加的體積，所以，在充放電中三元鋰電池能夠保持物理結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，消除了體積增大而產(chǎn)生電池爆裂現(xiàn)象的隱患。

　　通常，三元鋰電池組還帶有均衡管理系統(tǒng)，通過關(guān)鍵參數(shù)控制保證鋰電池使用的安全性，這一點則是各類鋰電池組的共同特點。電動汽車的電池安全很關(guān)鍵，三元鋰電池的好處是體積小、能量密度大，適用于小型車、輕功率車。但是如果技術(shù)過關(guān)、質(zhì)量把控得好，大型車上也可以用。

　　磷酸鐵鋰電池安全嗎？

　　磷酸鐵鋰電池理論容量是170mAh/g，做成材料的實際可達(dá)容量為160mAh/g。在安全性上，磷酸鐵鋰熱穩(wěn)定高，電解液氧化能力低，因而安全性高；但缺陷是電導(dǎo)率低，體積過大，電解液用量多，由于容量大，電池的一致性較差。

　　磷酸鐵鋰電池是目前最安全的鋰離子電池正極材料，不含任何對人體有害的重金屬元素，其橄欖石結(jié)構(gòu)中氧氣很難析出，提高了材料的穩(wěn)定性。磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)流程與其他鋰電池品種大體相同，其核心工序有：配料、涂布、輥壓、制片、卷繞。在配料環(huán)節(jié)，磷酸鐵鋰材料導(dǎo)電性能相對較差，所以，顆粒一般做得更小一些，這樣做的客觀效果是：內(nèi)部排列更為均勻，促使其形成了平衡的電壓平臺，工作時能夠保持電池的狀態(tài)穩(wěn)定。

　　磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固，難以分解，即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強氧化性物質(zhì)，因此擁有良好的安全性。有報告指出，實際操作中針刺或短路實驗中發(fā)現(xiàn)有小部分樣品出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象，但未出現(xiàn)一例爆炸事件。

　　總的來說，動力電池的安全，是一個系統(tǒng)問題，不只是材料的原因。從之前的純電動客車自燃事故來看，有三元鋰電池，也有磷酸鐵鋰電池。所以單純認(rèn)為三元鋰電池不安全，是不太合適的。三元鋰材料容易熱解，但是不代表三元鋰電池不安全；磷酸鐵鋰材料不易熱解，但是不代表磷酸鐵鋰電池就是安全的。