解读三元锂电池客车暂停令,安全底线不可触碰

来源:盖世汽车网   发布时间:2016-03-20 16:20      设置字体:
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摘要:虽然距工信部宣布“暂停三元锂电池客车列入新能源汽车推广应用推荐车型目录”的决定已经两月,但是业界关于此决定的热议仍在持续发酵。那么三元和磷酸铁锂电池安全性谁更胜一筹?三元电池在客车被禁是否应该?
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【高工锂电综合报道】 【本文转载至盖世汽车·新能源,文章原标题:《科学解读三元锂电池客车暂停令,安全红线需遵守》。文中观点仅代表作者本人,不代表「高工锂电、高工电动车」之立场。】 


虽然距工信部宣布“暂停三元锂电池客车列入新能源汽车推广应用推荐车型目录”的决定已经两月,但是业界关于此决定的热议仍在持续发酵。那么三元和磷酸铁锂电池安全性谁更胜一筹?三元电池在客车被禁是否应该?

三元燃烧似火药,磷酸铁锂燃烧像煤

化学里面我们都学过,燃烧有三个基本要素:助燃物、可燃物、着火源。那么在锂电池里面,不同正极材料一旦燃烧起来有什么不同呢?对于这个问题,行业专家给出了如下的解释:

三元材料的燃烧特性比较像火药。火药之所以一点就燃,是因为火药里含有硝酸盐成分,遇热分解产生氧气,向硫磺和碳提供燃烧要素。一旦开始燃烧后,硝酸盐连续释放氧气,于是火药进入“热失控”状态,释放出威力巨大的能量。与之类似的,三元材料热稳定性较差,在200℃左右的外界温度下,就会分解并释放出氧气,与电池里的可燃的电解液、碳材料一起,一点就着。产生的热量会进一步加剧正极的分解,造成与火药类似的“热失控”。三元锂电池一旦着火,在极短的时间内就会爆燃。

而磷酸铁锂的燃烧就像煤燃烧过程。煤的燃点高,而且燃烧需要消耗外部氧气。它的燃烧过程是一个热量传递、逐渐消耗空气中的氧气的过程。类似的,磷酸铁锂热稳定性好,在700℃时才会发生分解,即使分解也不会释放氧气。所以磷酸铁锂电池的燃烧需要外部提供氧气,一旦氧气源被切断,火就能熄灭。在极端的情况下,磷酸铁锂的燃烧也不激烈,而且火势扩大也比较缓慢,起火也比较容易被扑灭。

三元系统安全设计挑战是磷酸铁锂十倍以上

从以上分析不难看出,就材料层面来看,三元材料相对磷酸铁锂的安全性有本质差别。要达到与磷酸铁锂电池系统同等安全性,三元电池系统在整车、动力电池系统、动力电池包、模组、电芯等不同层面的安全挑战要远远高于磷酸铁锂。打个比方,我们在运输煤炭的时候,一般是无需特殊防护。而运输火药,则需要特别小心,由专门组织用特殊车辆进行运输。

那怎样才能消除三元材料的危险性呢?业界翘楚特斯拉从2003年起就展开了大胆尝试,大约花了10年的时间,研发相应的安全技术。目前顶配的ModelS使用了接近7000颗松下产三元锂电池,对电池两次分组,做串并联。设置传感器,感知每颗电池的工作状态和温度情况,由电池控制系统进行控制,防止出现过热短路温度差异等危险情况。此外,特斯拉在碰撞防护上也可谓是做足了工夫,大量使用了高强度铝合金、超高强钢、防弹复合材料。

然而在这样的严密防护下,特斯拉也没有与事故无缘。从去年新闻报道的几起特斯拉起火的事件来看,三元锂电池遇穿刺会短路喷火,正是其层层盔甲下的“软肋”。遇到极端情况或外力击破了保护,特斯拉依然会起火,只是特斯拉的重重保护给了车主一定的逃生时间,因此没有发生重大的伤亡事件。

在小轿车的领域,目前主流的大型车厂展开的三元实践也与特斯拉类似。通过数年的项目研发周期,通过严密的设计和层层的验证,消除各种可能的安全隐患,并保证上市时车辆的整体安全性。其核心质量策略,可以说是“以时间换取质量”。决定这些大型车厂这么做的原因,正是他们对保证乘客生命安全的高压线态度。

公共交通领域 需坚守安全底线

基于特殊的历史原因,中国的客车企业并没有轿车企业类似的正向开发流程。通常一款新的客车,从构思到上市也就是3-6个月的时间。支撑这个“中国客车速度”的,是完全成熟的柴油机、变速器生产,以及相对简单的车体结构。

然而在新能源客车领域,因为客车配电量大,载客人数多,逃生门却比较少。对安全性的要求实质上是要远高于乘用车的。如果我们还是抄袭“中国客车速度”,不以严谨务实的态度去对待安全这个底线,那么新能源客车行业出事故就是难以避免的。其实,在整个2015年,经媒体公开报道的新能源客车起火的事故就有11起。不幸中的万幸是,其中使用磷酸铁锂的车辆,起火时相对缓慢的速度,使得乘客得以全部逃生。而发生爆燃的三元电池客车,是在无人状态下出事的,从而避免了更大的人身伤亡事故。

笔者并不是说客车起火是好事情。所有的客车厂应该吸取这些严重的教训,以更严谨、更慎重、更安全的态度研发产品,而不是一味追求经济利益,对公众安全掉以轻心。现在是还没出现重大安全责任事故,但万一出了呢?那就会对行业产生巨大的打击,很可能是“一颗老鼠屎,毁了一锅汤”,毁灭了整个新能源汽车行业。

别忘了,在安全与性能的取舍上,公众安全永远是重中之重。对三元材料而言,虽然表面上国家暂时关闭了一扇“门“,别忘了还留着一扇“窗”。只要认真严谨的开发,三元材料在乘用车、专用车市场依然有广阔的应用,这些市场的规模也更大,更有潜力。什么时候,当三元电池系统解决了热稳定问题,提高了系统安全性,通过了比轿车更为严格的安全标准测试,相信那便是“门”打开之时。

(注:本文作者是长期在新能源领域工作的从业者)


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