三元锂电池怎么火起来的？三元电池到底安不安全？
来源：宝鄂实业
2019-05-22 09:05
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2014年，搭载三元锂电池、续航里程接近400公里的特斯拉正式卖到了中国，不仅引起了中国消费者的骚动，也刺激中国电动汽车和动力电池厂商的神经。
这让宁德时代的曾毓群看到了曙光。
在此之前，2005年，比亚迪第一款磷酸铁锂动力电池面世以后，在行业老大的位置上坐了许多年。
如果没有政策的变化和宁德时代的杀入，王传福的比亚迪在这条技术路线上可能还会继续收割着福利。
在创办ATL十二年，并将ATL做成全球最大的聚合物电池供应商之后，中科院物理研究所博士曾毓群开始二次创业，2011年将ATL的汽车动力部门剥离出来，在福建宁德成立CATL，就是宁德时代新能源，主攻动力电池。
与比亚迪一直坚守磷酸铁锂技术路线不同，曾毓群选择了“磷酸铁锂”和“三元材料”两种技术路线同步进行。
但是三元材料动力电池，因为安全问题，一直被诟病。
特斯拉进入中国的二年，科技部公布的一个政策，成为改变三元与磷酸铁锂之争的风水岭。
2015年初，科技部发布的《国家重点研发计划新能源汽车重点专项实施方案（征求意见稿）》中，提出了“动力电池的单体比能量2015年底达到200Wh/kg，比2010年提高一倍；2020年达到300Wh/kg，总体水平保持在国际前三名以内”的具体目标。
但是，当时国内市场即使是质量较好的磷酸铁锂电池模块，距离200Wh/kg这一指标仍普遍较远，而三元锂电池因为能量密度大的特性，竞争优势开始凸显出来。
2015年同期，工信部还发布了一个政策规定，在物流车这块电子包的整包质量不能超过整车质量的25%。据此，三元电池在轻量化方面的优势，再次凸显。
那以后，“未来电动汽车将由三元锂电池逐步取代磷酸铁锂电池”的说法，在行业内流传开来。
2015年，国内动力电池出货达15.7Gwh，三元动力电池占比达到了27%。在宁德时代和其他厂商巨大的攻势下，比亚迪不得不杀入三元动力电池领域。
王传福一出手就是大手笔。今年6月27日，比亚迪年产能24GWh的动力电池工厂在青海西宁南川工业园区正式下线，投产之后将成为全球最大的动力电池工厂。此次投产的动力电池全部为三元锂电池。
外界认为，这标志着比亚迪在三元锂电池领域终于迈出了实质性的第一步。
但是在宁德时代、比亚迪等在三元动力电池上“蒙眼狂奔”的同时，杨裕生一直坚持反对大力发展三元动力电池。
杨裕生说，在政府部门倡导电池比能量指标一年更比一年高的情况下，三元材料中镍钴锰的组合由安全性尚可的333（各种元素的比例），一步一步地迈向523、622、811。随着镍量的增加，在材料比容量提高的同时，电池的热失控温度和安全性逐步下降。在另一种镍钴铝三元材料中(特斯拉所用)，镍的份额也占八成，同样存在类似问题。
今年5月初，美国佛罗里达州发生一起特斯拉Model S以每小时90英里（约合144公里）的速度撞墙后立即起火事件，车内前排两人在大火中不幸遇难，坐在后排的一人被甩出车外受伤。
5月10日，在瑞士南部的高速公路上，一辆特斯拉Model S撞上中央隔离带，车辆翻转、起火，一名德国驾驶者被困在车内烧死。一周之内，两起特斯拉电动汽车起火事故，三人丧生。
对于特斯拉起火事件，杨裕生认为，三元锂离子电池火势蔓延太猛，乘用车里的乘员自己来不及逃生，别人也难以救助。
在他的理解中，电动汽车的安全性主要取决于动力电池的安全性。
电池组像汽油箱那样，是一种含高能物质的部件。锂离子电池中的电解液是用有机溶剂配制而成，其易燃的程度不亚于汽油。正极的氧化剂和负极的还原剂只隔一层微米级厚的隔膜，内短路则生热；充放电时，电池内阻也生热。在达到一定温度时，正极上的氧化剂可与电解液发生化学反应。大量的化学反应热会造成热失控，产生大量气体，导致气压升高、电池破裂，继而出现车辆燃烧、爆炸情况。
正极的氧化剂不同，电池发生热失控的温度也不同。使用热失控温度越低的正极材料，电池的安全性越差。特斯拉用的三元锂离子电池，热失控温度不足200℃，尤其是三元材料在达到一定温度时还会分解释放出极活泼的初生态氧，即使在没有外界氧气供应的情况下，这种电池内部就“完整地具备”燃烧三要素。试想，其安全性能高吗？这也是三元锂离子电池起火后，火势蔓延迅速且难以扑灭的原因。
相比之下，磷酸铁锂分子里的氧被牢固地束缚在磷酸根中，很难成为助燃剂，磷酸铁锂电池的热失控温度要高得多，其安全性高得多。现在，磷酸铁锂单体电池比能量已提升至180Wh/Kg，电池包比能量已达到151Wh/Kg，其功率型电池的性能完全能满足增程式电动汽车的需求。
