电池的大小和容量有关系吗？
来源：宝鄂实业
2019-04-18 11:45
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电动车行业安全无小事，任何谨慎都不为过。围绕汽车动力电池，如何平衡续航和安全两大问题，再度成为业内探讨的话题。近来，持续多日的三元锂电池争议仍在发酵。为了让讨论更接近真理，头脑风暴正在持续。2015 年2 月26 日下午，在一家咖啡店内一场关于关于三元锂电池安全性的头脑风暴正在上演。事实上，电池路线之争由来已久，这次三元材料动力电池被单独暂停用于新能源客车，动力电池企业、整车厂、业界专家对此看法不一，甚至立刻激起众多的不同意见站队。
之所以会出现今天的暂用现象，究其根本还是因为有所选择余地。据了解，目前国内纯电动汽车的电池技术路线大体上分为两种：一种是三元电池，另外一种是磷酸铁锂电池。
从热失控温度来看，磷酸铁锂热失控温度高于三元体系（三元190℃，磷酸铁锂230℃），其正极材料安全性有优势。就装车单位的电池包来看，三元电池比起磷酸铁锂其体积小15% 以上、重量轻20% 以上，使用三元的车辆空间活用度更大。
数据显示，在全球范围内，三元锂电池目前占全球性锂离子电池市场的80% 以上。根据全球经营咨询专业公司ATKearney 的资料统计，整体锂电子二次电池两极材料市场中，93% 为三元电池材料，在需要较高的输出与安全性的电动汽车用电池市场上，占有率超过81%。
反观国内市场，2015 年国内动力电池出货量达15.7Gwh，其中磷酸铁锂电池仍占主导，占据市场近69% 份额；三元材料电池出货量占比27%。具体而言，在乘用车领域，电池类型则以三元材料为主，电池出货量达1.93Gwh；在客车领域，主要以搭载磷酸铁锂电池为主，占纯电动客车电池量的84%，对应三元材料电池仅占12.9%。
中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙表示，从2015 年动力电池的应用情况来看，规模达到200 多亿，70% 以上为磷酸铁锂，尤其客车占的比重较大，乘用车更多往三元发展。但2016~2020 年的新能源客车补贴政策提出了Ekg的要求，促使客车企业向三元锂转移。
误解还是真相？堵还是疏？
使用三元锂电池的新能源客车是否真的安全？这一问题想必正是那些提出暂停三元锂电池应用的人们的顾虑所在，从技术角度来说，三元锂电池材料的热失控温度确实低于LFP，容易引起火灾。
然而，自2011 年以后，国内发生的电动汽车起火事故的数量来看，实际上磷酸铁锂电池引起的起火事故比三元电池引起的事故多。据媒体报道统计，自2011 年至今，在中国境内发生的新能源车火灾事故22 起中，由磷酸铁锂电池引发的火灾共20 起，由三元电池引发的共2 起。
因此，新能源汽车的安全性并不能以单一材料来判断。这并不科学，也无依据。“中投顾问新能源行业研究员萧函也认为，安全性的标准不仅在于电池，还要关注电池成组的应用安全设计是否安全。“动力电池的应用安全是一个系统工程，在不能保证电池热失控完全不发生的情况下，要通过BMS（电池管理系统）、TMS、熔断保护、热障、结构集成等，在成组设计中设置多重的安全保证。因此，我们需要对电池的安全加以系统的重视，而不是孤立地讨论技术路线和安全。”
在讨论过技术路线的安全性后，作为新能源电动汽车产业链的一环，电池生产厂家无疑也是此次事件的“中枪者”之一。
按照动力电池行业发展的规律，一个电池厂的业务从新能源客车转到乘用车需要经过2~3 年左右的乘用车开发周期，对于已经进行了产线设备、人才储备等前期投资的电池厂而言，如果突然转向，极有可能造成其资金周转困难、行业冰冻的尴尬局面，电池厂甚至会面临生死存亡的危机。另一方面，“采用三元电池的部分客户已经向我们要求取消或延迟订单。”来自三元锂电池厂商的一位业内人士表示。
可想而知，这一“暂停”决定对于生产三元锂电池的企业而言，影响是巨大的。“暂停补贴”之下，以三元系电池为主导的动力电池厂商何去何从？另一方面，从整个行业发展来看，这也将影响新能源行业未来发展的方向。目前国内企业对三元锂电池的布局进入，业内人士担心，如果长时间将此事搁置，将会影响整个新能源电动汽车产业的发展和进步。
堵还是疏，并不是一个人、一个政策或是一个企业能够决定的，要想产业健康发展，必须在遵循市场规律的基础上，加以适度科学的宏观调控。的确，目前国内动力电池厂的三元电池产品的质量的确参差不齐，尤其是复杂的三元材料对工艺要求更高，且三元锂电池安全性能的提升需要动力电池企业和车企配合完成，但目前国内鲜有本土动力电池厂能够跨越这一门槛。这种“暂缓”的初衷是规范行业和市场，存在一定的必要性。
“安全问题的关注点不应该完全聚焦材料，电池的产热散热是更重要的方面。”王庆生表示，“三元材料和磷酸铁锂等其他正极材料都有各有利弊，光拿材料说安全性太片面，材料在不同环境、结构、体积、生产工艺等条件下有不同的应用结果，这是一个很大体系的工程。我们要做的是发挥电池材料的优势，屏蔽劣势。”
王庆生进一步解释，材料安全不安全不是从本身的物理指标判断，使用过程中怎么样控制好和使用好是最重要的。三元材料本身的氧化放热还原的温度和磷酸铁锂有一定的差别，但是不代表着磷酸铁锂材料氧化放热温度高就是安全的。研究电池的安全性是从热出发的，如果把电池本身设计产热非常低，散热又非常好，不论什么体积，用的什么材料，其实都是安全的。概念上的错误导致了大家认为三元材料不安全，磷酸铁锂也一样存在着隐患，所以研究材料的安全性是在结合材料的物化指标，研究相配材料和产热机理，散热机理，而不是材料安全不安全，这个无从谈起。
关于怎么提升三元材料电池体系或者各种体系电池的安全性，王庆生说，从材料选择到电池制作，PACK 成组分配，整个系统控制管理、充电管理和应用实施管理监控等各个环节组成一个大系统，系统里的每一个环节都能成为电池安全性的不稳定因素。所以，各个环节的技术提升，产品质量提升，工艺稳定性提升，这才是最重要的。
“各种材料都有不安全的因素，就材料本身，三元材料和磷酸铁锂材料发热热失控的时候，热分解的温度会有差异，三元在温度更低一些，磷酸铁锂材料可能会更高一些。另外，企业在做试验的时候，滥用的情况下，挤压做试验看到的结果是三元材料会短时间内发生更严重的结果。此外，安全保护措施也是十分重要的，如果有更好的安全保护系统，三元材料也可以实现更安全。”刘彦龙表示。
刘彦龙分析，从2015 年动力电池的应用情况来看，规模达到200 多亿，70% 以上为磷酸铁锂，尤其客车占的比重较大，乘用车更多往三元发展。但是2016 ～ 2020 年的新能源客车补贴政策提出了Ekg（单位载质量电能消耗量）的要求，促使客车企业向三元锂电池方向转移。
“传言中国化学与物理电源行业协会向政府建议取消三元电池属误传，不论是从产业发展，还是技术发展的角度看，三元电池依然是未来发展的方向。”刘彦龙亲自辟谣。
如何做好三元材料电池保护措施呢？在刘彦龙看来，首先是从电池制造的环节要采取一些措施，包括生产的环境、生产材料本身阀值以及含量控制；第二是生产品质监控，包括在线监控、一致性监控等。这样做成电芯以后，单个电芯一旦发生了问题，就不会引起周边电池或整个电池组连锁反应，以免造成更大的伤害；第三是电池在整车应用上要采取安全措施，一旦电池在使用过程中出现了问题，能让乘客有机会、有时间撤离。
“怎么来保证电池包的系统安全呢？”马俊峰讲到，“应该是从整车开始，在整车设计的时候电池包企业就要介入。从主动角度来说，安全问题，要将电芯、BMS（电池管理系统）、线速、系统设计等都结合在一起，这是需要我们做的技术。从被动角度来说，如果电池真出问题了，就要考虑如何保障车上的人安全逃离，所以在设计上要尽可能地延缓事故的蔓延速度。我们在考虑几项技术，一个是外部短路的管控，还有组间的隔离，某一个电芯一个组出了问题，就不能很快地蔓延到其他的地方；还有电池包对防火性能的处理，国际上有标准，什么情况下人员是在不同的事故环境下，从车内逃离出来，都是有标准的。”
