[汽車之家 電動車技術(shù)]電動車安全問題一直是熱門話題，近期關(guān)于“811”三元鋰電池不安全的討論甚囂塵上，但脫離電池包、車輛整體單討論電芯未免過于片面。為什么這么說？因為引發(fā)動力電池不安全的原因很多，這一期我們就從鋰電池內(nèi)部探討一下，導(dǎo)致鋰離子電池不安全的罪魁禍?zhǔn)椎降资鞘裁矗楷F(xiàn)階段引起電動車起火、爆炸的內(nèi)、外因又有哪些？鋰電池的安全問題是否避無可避？
在說鋰電池的不安全性之前，我們還得復(fù)習(xí)一下上一期的內(nèi)容，上一期，我們從歷史的長河中了解了電池的誕生史，綜合各方面能力，鋰電池是目前純電動乘用車動力電池的最佳之選。鋰電池的基本結(jié)構(gòu)是由正極、負極、隔膜和電解液組成，根據(jù)我們之前講的，鋰電池可以實現(xiàn)放電、充電，實際上是鋰離子在正、負極之間來回運動，發(fā)生氧化/還原反應(yīng)，這也是鋰電池被稱為“搖擺電池”的原因之一。
鋰電池發(fā)生氧化還原反應(yīng)時會釋放一定的熱量和氣體，當(dāng)內(nèi)部的熱量高于散熱速率，就會導(dǎo)致 “熱失控”現(xiàn)象。“熱失控”現(xiàn)象一旦出現(xiàn)，就意味著潘多拉的魔盒被打開了，電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)會形成連鎖反應(yīng)，一旦“熱失控”現(xiàn)象無法被及時控制，極易引起燃燒、爆炸。
從鋰電池的工作原理我們可以得知，鋰電池自燃、爆炸的罪魁禍?zhǔn)资恰盁崾Э亍保鞘裁辞闆r下會引起“熱失控”？它真的避無可避嗎？
想要回答這個問題可能不是特別容易，因為引起鋰電池“熱失控”的因素有很多，而且是相互混合的，總體可以歸結(jié)為電池內(nèi)、外短路、電氣濫用和機械濫用三大種。電池內(nèi)、外短路是指由于電池材料、生產(chǎn)原因而引起的內(nèi)部短路，進而釋放了大量熱量導(dǎo)致的“熱失控”，在這里我們將單體電芯的內(nèi)短路和電池包內(nèi)的短路都歸到這一類。
三元鋰電池當(dāng)中鎳的比重越多，也代表著不穩(wěn)定因素越多，熱失控的危險系數(shù)越高。一般的三元鋰電池?zé)崾Э販囟鹊陀?00℃，一些高鎳比例的三元鋰電池?zé)崾Э販囟壬踔恋陀?00℃，這也是目前不少人詬病高鎳比例三元鋰電池的原因。
而另一種鋰電池磷酸鐵鋰電池，它的穩(wěn)定性要比三元鋰電池要好，磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э販囟绕毡樵?00℃以上，相對來說安全性更高，但磷酸鐵鋰電池也有缺點就是能量密度低，目前主流的磷酸鐵鋰電池能量密度一般在140-190Wh/kg左右。
三元鋰在容量、能量密度上都有優(yōu)勢，能夠帶來更長的續(xù)航里程，只要控制得當(dāng)，它的優(yōu)勢能夠掩蓋它的劣勢，這也是當(dāng)前不少車企選擇三元鋰電池的原因之一。而磷酸鐵鋰在循環(huán)性能、安全性和成本上有一定的優(yōu)勢，也有不少車企開始重新選擇使用磷酸鐵鋰電池，尤其是在一些對續(xù)航里程沒有那么剛性需求的車型上，比如微型車、小型代步車等。
從市場環(huán)境來看，目前車載動力電池基本分為兩大陣營，磷酸鐵鋰和三元鋰，且三元鋰電池的裝機量依然擁有較大的市場占有率。從安全的角度來說，降低電池內(nèi)、外短路風(fēng)險的辦法之一就是選擇相對穩(wěn)定的材料，或者加重電池材料當(dāng)中的穩(wěn)定物質(zhì)，比如錳、鋁的配備。不過高鎳的三元鋰電池也不是洪水猛獸，電池廠商和車企有電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計、電解液配方、隔膜特性、生產(chǎn)工藝模組和電池包的安全設(shè)計等一系列的解決方案。
