动力电池与磷酸亚铁锂电池安全性谁更高？

三元体系动力电池与磷酸亚铁锂电池安全性的理论分析

安全性：限制三元材料在商用电动车上应用无疑是从材料的安全性上考虑的，那我们来分析两款材料的实际安全性。磷酸亚铁锂电池比较三元锂电池安全的理论依据：行业内普遍认为磷酸亚铁锂材料比三元材料安全性更好，所以大型商务电动车不可以用三元材料而要使用磷酸亚铁锂材料就是基于上面的几种材料的热分析得出的数据。磷酸亚铁锂的热分解温度在270℃，没有包覆的镍酸锂材料的热分解温度在214℃。而且磷酸亚铁锂分解产热比较少，这就是磷酸亚铁锂比三元材料更安全的理论基础。

这个理论依据移植到锂离子电池体系会是什么样的，我们从材料到电池体系的角度分析又会是什么样的情形。

A、现在动力电池所使用的不管是111或者523的镍钴锰三元材料，由于锰的加入和氧化铝的包覆，其分解析氧温度都达到230℃，材料本身和磷酸亚铁锂的热分解温度在减小。

B、锂离子电池体系中PP隔膜的热熔温度在135-140℃，PE隔膜的热熔温度在125-130℃，经过150℃高温烘烤的电池拆开内部隔膜都已经熔化，正负极已经短路。锂离子电池发生着火爆炸的最大原因在于内部短路造成正负极直接接触产生大量的热导致连锁反应（正负极反应产热、负极与电解液反应、六氟磷酸锂分解产热导致温度升高，化学反应速度加快，同时电解液溶剂气化导致电池内压增大也加速内部化学反应速度。

C、锂离子电池体系的有机电解液的沸点都比较低，溶剂组分的沸点从80-150℃不等，溶质六氟磷酸锂的热分解温度也低于100℃，而且有机溶剂都是易燃物，这个温度远远低于镍钴锰三元材料的热分解温度。

D、在锂离子电池的破坏性测试过程中，不管是磷酸亚铁锂为正极的电池还是镍钴锰三元材料正极的电池，在加热超过180℃的情况下，都会发生起火爆炸，而这个温度远远低于三元材料或者磷酸亚铁锂材料的分解温度。也就是说发生的锂离子电池着火爆炸根本原因不是正极材料的热分解温度低30℃造成的着火爆炸。

总之，材料的安全并不意味着电池的安全，磷酸铁锂代表安全是一个伪命题，不管是磷酸亚铁锂还是三元锂电池发生起火爆炸都是在材料的热分解温度之下发生的。镍钴锰三元材料并不是锂离子电池发生安全事故的最短板。电池的安全是个大系统的安全，包括正极材料之外的所有原材料，科学的电池设计、可控的低缺陷的高CPK的工艺制程、全流程的品质管控、可靠性高的自动化设备和生产员工的自动化理念。磷酸亚铁锂就等于安全是不对的，这种观念在电池行业理解的还是比较清楚的，但是这种观点传播开了，非锂电池行业的就会把它当成真理去传播。

同时，磷酸亚铁锂的劣势也是非常明显的：

1、虽然磷酸亚铁锂的原材料不含有稀有金属，理论上材料成本很便宜，由于磷酸亚铁锂制造工艺的特殊性，二价亚铁的不稳定性，造成磷酸亚铁锂材料制程的成本高，产品稳定性难控制，现在市场磷酸亚铁锂材料的市场价格已经超过镍钴锰三元材料。

2、价格上的劣势，动力电池的成本下降，国家和行业都讲了很多年，使用磷酸亚铁锂材料意味着在成本上难有质的突破。按照提供1千瓦时的能量，三元材料费用是237元，磷酸亚铁锂是340元。仅仅正极材料就贵了30%以上（按照现在的三元材料和磷酸亚铁锂的市场价格）。

3、磷酸亚铁锂的低能量密度和低温性能，这些特性也是材料本身无法克服的致命缺陷，需要对材料进行改性，这也不是国内所有生产磷酸亚铁锂的公司都具备的技术能力，这些特性限制了电动汽车的续航里程和低成本走进寻常百姓家的初衷。

关于镍钴锰三元材料电池用在商用车上安全性问题

1、系统安全：一款动力电池在汽车上要得到很好的应用，而且安全性不发生问题，首先得考虑整个电池系统的安全性，业内普遍都达成共识的“电池系统的安全性”:电池系统中单个电池发生安全性事故，整个电源系统仍然是安全有效的。现在的PACK技术已经具备这个能力，引爆多串并的镍钴锰三元18650电池组中的某个电池单体，整个电池包是不会受到影响。

2、热量管理，最好的热量管理方式是电池在充放电过程中发热小，这就要求电池的倍率性能和内阻要小，三元材料体系的电芯，在不极限追求能量密度的情况下，国内2.0-2.2Ah的18650技术已经非常成熟，在1C充放电过程中，电池的温升都可以控制在3℃以内，对正常运行的纯电动汽车0.3C左右的电流来说，发热更小，pack成组后电池系统的能量密度到达到140Wh/kg，远远高于磷酸亚铁锂体系。

3、循环寿命的问题，国内三元材料电芯品质上乘的18650-2.2Ah 电芯在0-100% SOC情况下循环保持率超过1000次，在电动车90%的SOC情况下循环寿命达到1500次以上，由于多并联成组后循环寿命不受影响。

市场情况与国际技术趋势

1、市场对动力电池选择的多样性

动力离子电池按照外形有圆柱型电池18650、26650、32650、20700等，还有软包装电池、方形钢壳电池。

国外动力电池以三元（镍钴锰、镍钴铝、锰酸锂）体系为主，国内由于对三元体系的安全性的担忧，一直奉行磷酸亚铁锂系列，直到特斯拉把NCA材料的18650电池用在跑车上国内才开始在车上使用三元体系的电池，并在2015年电动汽车上有较大的突破。

2、中国一直希望在电动汽车上实现弯道超车，追求更高的续航里程、更高的能量密度、更高的安全性、更低的价格，暂缓在商用车上使用三元材料动力锂离子电池，都与国家和行业的追求方向背道而驰。

3、2015年三元体系锂离子电池的电动汽车增长迅速，占据了纯电动车一半的市场。限制三元体系在商用电动车上的应用，无疑让中国动力电池技术发展受到影响，与日韩差距将逐渐加大。靠政府强制措施来引导的低能量密度、高成本、低可靠性、低温性能差的磷酸亚铁锂来主导我国的电动汽车引擎的发展方向，这样的政策引导能实现弯道超车吗？3-5年后我们凭什么能赶超日韩欧美？如果哪天奔驰的电动大巴车推出三元锂电池，续航里程又长，电池重量又轻，那时我们是不是才想到去追赶，为时已晚了。

4、从2015年第四季度开始，锂电池的原材料疯涨价和动力电池紧缺来看，限制三元在商用车上的使用无疑使磷酸铁锂材料和电池火爆空前，我们都很清楚，国内磷酸亚铁锂材料和磷酸亚铁锂电池的生产企业参差不齐，有些材料根本谈不上材料批次的稳定性，但是市场却是生产出来不管好坏都能应用到电动汽车上，如果政策上再加以限制，这种现象会更加严重，对中国电动汽车行业的发展是致命的打击。

5、纵观电动汽车市场的安全性问题，不管是着火爆炸，绝大部分都是我们认为安全性好的磷酸亚铁锂电池，不管大巴车还是小轿车，现在三元材料的电动车数量已经不少了，不要拿特例来把一个行业发展的好势头给浇灭。正极材料只是安全的一部分，锂离子电池的工艺和品质控制才是关键，如果一个毫无技术积累的厂家，上来就干动力电池这样有高技术要求的产品，是不可能做出一致性高的安全性好的产品，那不管你用磷酸亚铁锂还是三元，发生问题都不可避免。

综上所述，我国电动汽车发展任重道远，一项新兴产业的发展需要从业者从不同的方面积极参与，不管是纯电动还是混合动力、充电还是换电、大电池还是小电池18650组合、方形还是圆柱、磷酸亚铁锂还是三元锂电池，这些都应该是市场去检验，国家在起步阶段给予经济上的支持对促进行业发展是有帮助的。这种只允许A不允许B的方式只会导致行业畸形发展，我相信和我有同样观点的从业者应该不少，让我们一起呼吁：限制三元锂电池在商用电动车上的使用是不合适的，应该让市场去选择，让商用车厂去选择。作为动力电池的从业者一份子，希望行业能留给电池从业人员更多的空间，能潜心去研究电池的性能改善、设备能力、工艺制程能力、品质管控，把精力集中到提高动力电池的质量上来，为中国电动汽车发展做一些实事。

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从安全方面来讲，做的是对的。 乘用车国标推出以后，电芯的挤压试验全国没有正面通过的，更何况国标不是强制通过。 电池不能跟发动机比，锂电池尤其是三元锂，热管理和安全设计不到位真的是开着车就着火了，乘用车还有点儿逃生机会，大巴真的是死一片。燃油公交自燃事故不止一起，起火时间绝对要比电池慢上很多，我看过的视频和结果调查惨不忍睹。 目前发生的几起电动公交起火事故用的还是磷酸铁锂，三元锂受热之后正极可是自带氧源的。三元锂的安全试验防爆阀几乎都是被喷开的。 停止应用之后，应该尽快给出标准，究竟技术成熟到什么水平才可以继续应用。