三元鋰電池怎么火起來的？三元電池到底安不安全？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-22 09:05
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2014年，搭載三元鋰電池、續(xù)航里程接近400公里的特斯拉正式賣到了中國，不僅引起了中國消費(fèi)者的騷動，也刺激中國電動汽車和動力電池廠商的神經(jīng)。
這讓寧德時代的曾毓群看到了曙光。
在此之前，2005年，比亞迪第一款磷酸鐵鋰動力電池面世以后，在行業(yè)老大的位置上坐了許多年。
如果沒有政策的變化和寧德時代的殺入，王傳福的比亞迪在這條技術(shù)路線上可能還會繼續(xù)收割著福利。
在創(chuàng)辦ATL十二年，并將ATL做成全球最大的聚合物電池供應(yīng)商之后，中科院物理研究所博士曾毓群開始二次創(chuàng)業(yè)，2011年將ATL的汽車動力部門剝離出來，在福建寧德成立CATL，就是寧德時代新能源，主攻動力電池。
與比亞迪一直堅守磷酸鐵鋰技術(shù)路線不同，曾毓群選擇了“磷酸鐵鋰”和“三元材料”兩種技術(shù)路線同步進(jìn)行。
但是三元材料動力電池，因?yàn)榘踩珕栴}，一直被詬病。
特斯拉進(jìn)入中國的二年，科技部公布的一個政策，成為改變?nèi)c磷酸鐵鋰之爭的風(fēng)水嶺。
2015年初，科技部發(fā)布的《國家重點(diǎn)研發(fā)計劃新能源汽車重點(diǎn)專項(xiàng)實(shí)施方案（征求意見稿）》中，提出了“動力電池的單體比能量2015年底達(dá)到200Wh/kg，比2010年提高一倍；2020年達(dá)到300Wh/kg，總體水平保持在國際前三名以內(nèi)”的具體目標(biāo)。
但是，當(dāng)時國內(nèi)市場即使是質(zhì)量較好的磷酸鐵鋰電池模塊，距離200Wh/kg這一指標(biāo)仍普遍較遠(yuǎn)，而三元鋰電池因?yàn)槟芰棵芏却蟮奶匦?，競爭?yōu)勢開始凸顯出來。
2015年同期，工信部還發(fā)布了一個政策規(guī)定，在物流車這塊電子包的整包質(zhì)量不能超過整車質(zhì)量的25%。據(jù)此，三元電池在輕量化方面的優(yōu)勢，再次凸顯。
那以后，“未來電動汽車將由三元鋰電池逐步取代磷酸鐵鋰電池”的說法，在行業(yè)內(nèi)流傳開來。
2015年，國內(nèi)動力電池出貨達(dá)15.7Gwh，三元動力電池占比達(dá)到了27%。在寧德時代和其他廠商巨大的攻勢下，比亞迪不得不殺入三元動力電池領(lǐng)域。
王傳福一出手就是大手筆。今年6月27日，比亞迪年產(chǎn)能24GWh的動力電池工廠在青海西寧南川工業(yè)園區(qū)正式下線，投產(chǎn)之后將成為全球最大的動力電池工廠。此次投產(chǎn)的動力電池全部為三元鋰電池。
外界認(rèn)為，這標(biāo)志著比亞迪在三元鋰電池領(lǐng)域終于邁出了實(shí)質(zhì)性的第一步。
但是在寧德時代、比亞迪等在三元動力電池上“蒙眼狂奔”的同時，楊裕生一直堅持反對大力發(fā)展三元動力電池。
楊裕生說，在政府部門倡導(dǎo)電池比能量指標(biāo)一年更比一年高的情況下，三元材料中鎳鈷錳的組合由安全性尚可的333（各種元素的比例），一步一步地邁向523、622、811。隨著鎳量的增加，在材料比容量提高的同時，電池的熱失控溫度和安全性逐步下降。在另一種鎳鈷鋁三元材料中(特斯拉所用)，鎳的份額也占八成，同樣存在類似問題。
今年5月初，美國佛羅里達(dá)州發(fā)生一起特斯拉Model S以每小時90英里（約合144公里）的速度撞墻后立即起火事件，車內(nèi)前排兩人在大火中不幸遇難，坐在后排的一人被甩出車外受傷。
5月10日，在瑞士南部的高速公路上，一輛特斯拉Model S撞上中央隔離帶，車輛翻轉(zhuǎn)、起火，一名德國駕駛者被困在車內(nèi)燒死。一周之內(nèi)，兩起特斯拉電動汽車起火事故，三人喪生。
對于特斯拉起火事件，楊裕生認(rèn)為，三元鋰離子電池火勢蔓延太猛，乘用車?yán)锏某藛T自己來不及逃生，別人也難以救助。
在他的理解中，電動汽車的安全性主要取決于動力電池的安全性。
電池組像汽油箱那樣，是一種含高能物質(zhì)的部件。鋰離子電池中的電解液是用有機(jī)溶劑配制而成，其易燃的程度不亞于汽油。正極的氧化劑和負(fù)極的還原劑只隔一層微米級厚的隔膜，內(nèi)短路則生熱；充放電時，電池內(nèi)阻也生熱。在達(dá)到一定溫度時，正極上的氧化劑可與電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。大量的化學(xué)反應(yīng)熱會造成熱失控，產(chǎn)生大量氣體，導(dǎo)致氣壓升高、電池破裂，繼而出現(xiàn)車輛燃燒、爆炸情況。
正極的氧化劑不同，電池發(fā)生熱失控的溫度也不同。使用熱失控溫度越低的正極材料，電池的安全性越差。特斯拉用的三元鋰離子電池，熱失控溫度不足200℃，尤其是三元材料在達(dá)到一定溫度時還會分解釋放出極活潑的初生態(tài)氧，即使在沒有外界氧氣供應(yīng)的情況下，這種電池內(nèi)部就“完整地具備”燃燒三要素。試想，其安全性能高嗎？這也是三元鋰離子電池起火后，火勢蔓延迅速且難以撲滅的原因。
相比之下，磷酸鐵鋰分子里的氧被牢固地束縛在磷酸根中，很難成為助燃劑，磷酸鐵鋰電池的熱失控溫度要高得多，其安全性高得多?，F(xiàn)在，磷酸鐵鋰單體電池比能量已提升至180Wh/Kg，電池包比能量已達(dá)到151Wh/Kg，其功率型電池的性能完全能滿足增程式電動汽車的需求。
