新能源汽車動力電池上演“三國殺”

    近兩年來，隨著新能源汽車產業的迅猛發展，作為新能源汽車的“心臟”，動力電池技術炙手可熱、備受關注，大有“得技術者得天下”的意味。在動力電池主戰場上，三元鋰電池、磷酸鐵鋰、鈦酸鋰上演的“三國殺”，尤其引人關注。其中，具有空心環型結構的鈦酸鋰材料技術成為資本競相角逐的“香餑餑”。

    熱鬧的表象后面，事情的本真到底怎樣?讓我們追本溯源，尋求答案。

    目前國內主流的客車用動力電池普遍采用三元鋰和磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池由于安全性問題被“暫時叫停”，未來前景撲朔迷離；磷酸鐵鋰電池主要由正極材料、負極材料、隔膜以及電解液組成。作為一個化學電源體系，在設計的工作條件范圍內一般不容易發生自燃等安全事故，但鋰離子電池負極主要采用石墨材料，過充電時易析出鋰枝晶，造成電池短路，影響鋰電池的安全性能；同時易形成SEI膜而導致首次充放電效率較低，不可逆容量較大。這就使得現在絕大多數電動汽車“不敢”進行快充快放，而只能采用慢充的形式，嚴重制約了車輛運行效率，給電動汽車的推廣普及帶來了不小的障礙。

    而鈦酸鋰作為鋰離子電池負極材料，可與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成2.4V或1.9V的鋰離子二次電池，此外，它還可以用作正極，與金屬鋰或鋰合金負極組成1.5V的鋰離子二次電池。鈦酸鋰電池可以實現6分鐘快充滿電、循環次數可達2.5萬次以上，這在經濟性上明顯優于傳統的磷酸鐵鋰電池。傳統鋰離子電池在160攝氏度環境下就會發生嚴重故障，而鈦酸鋰電池在240攝氏度高溫下仍能平穩工作并無過熱現象，其安全性也不亞于稀土電池。

    “安全性問題，將成為影響電動汽車健康發展與成敗的重要問題。發展新能源汽車要堅持安全第一的思想，發展速度要以安全為前提。如果做不到安全，寧可把速度放慢一點。”科技部電動汽車重大項目監理專家組組長王秉剛直言，電動車發生的個別安全事故，是因為“低質量的電芯、很粗糙的電池系統設計、整車防護不足。

    國聯汽車動力電池研究院院長盧世剛指出，單體電池起火和比能量關聯度較高（參與電極反應的單位質量的電極材料，放出電能的大小稱為該電池的比能量）。當電池比能量超150瓦時/千克時，起火的概率比較高。在此條件下，三元材料與磷酸鐵鋰電池相比，能量高也更易出現火災類似事故。

     “提高電池比能量是一把雙刃劍，企業要有清晰的認識，在開發過程中要把握一定的尺度，做到適可而止。”三元材料發生風險的可能性有多大？盧世剛稱，如果用磷酸鐵鋰和三元材料相比，在單體電池出現熱失控的情況下，磷酸鐵鋰是冒煙，三元材料是著火。此時，如果系統保護功能失效、絕緣失效、機械控制失效，都會產生安全事件，“所以系統可靠性是保證電池安全性的重要因素”。<