电动汽车

电动车自燃的罪魁祸首就是它?动力电池安全性详解

2020-07-06 16:09:44 雷科技 作者:JLaw

电动车永远离不开的三大话题:续航、充电和电池。

随着时间的迁移,大多数主流电动车更新迭代,其续航能力和充电速度都有一定的提升,唯独是电池安全问题一直是电动车的痛点。

近年来不时有电动车充电时自燃的新闻被曝光,让不少人“闻充电色变”,停车也得躲着电动车和充电桩,生怕会惹火烧身。选购电动车的朋友也会有担忧:电动车的电池寿命如何,充电安全性如何等等...电动汽车作为新能源汽车的主要发展方向,最大的安全隐患非动力电池莫属。尽管我国已经有相当多关于电池系统安全和电池性能的法规,然而受动力电池先天的化学特性影响,在某些特殊工况下的不稳定因素会导致自燃,且电动车的电池热失控速率难以估计,扑灭的难度要比传统汽油车更高。

当然,现阶段电池安全问题一直是电池厂家和汽车厂家首要考虑的大事。以市面上两大电动车电池方案磷酸铁锂电池和三元锂电池为例,我们今天就来分析下两者的安全性和优缺点差异。

磷酸铁锂电池更稳定

磷酸铁锂电池和三元锂电池在安全性上最大的区别在于耐高温性,简单来说就是谁受得了高温,谁的稳定性就越高,这点也是由它们各自的化学特性决定的。以磷酸铁锂电池为例,磷酸铁锂晶体中的P-O键需要达到700-800摄氏度才会发生分解,即便发生猛烈撞击、针刺和短路的情况,也不会释出氧分子,也就不会产生剧烈的燃烧。

与此相比较的三元锂电池,其内部达到250-300摄氏度就会发生分解,遇到电池中可燃的电解液和碳材料,产生的热量进一步加剧分解,从而发生爆燃的情况,这种不稳定性也让三元锂电池在热管理上需要达到较高的要求。

得益于磷酸铁锂电池的耐高温性和化学稳定性,前期大部分纯电动车几乎都采用了磷酸铁锂电池,高工产研锂电研究所(GGII)调研数据显示,2015年和2014年,磷酸铁锂电池在新能源乘用车市场上一直占据主导地位。不过自2016年以后,三元锂电池的份额开始反超磷酸铁锂电池,并一直主导着动力电池的市场,这又是怎么一回事呢?

三元锂电池能量密度更高

之所以三元锂电池后来主导了新能源汽车的市场,最大的原因便是它的能量密度比磷酸铁锂电池更高,而国家的出台的新能源政策表明,补贴与电池的能量密度是挂钩的,换言之电池能量密度越高,厂家能拿到的补贴就越多。看到这里,很多人也许会质疑这些新能源车厂家,为了谋取暴利,宁可放弃安全性更高的磷酸铁锂电池,也要冒险选择三元锂电池。

其实,磷酸铁锂电池并非最好的选择,以比克电池提供的资料来看,18650电池的三元锂电池,能量密度已经达到了232Wh/kg;而磷酸铁锂电池一直徘徊在170-190Wh/kg左右,加上前者能量密度大,体积更小,质量更轻,带来空间性和续航能力的提升,是后者无法比拟的。当然,此处还要提及到动力电池的耐低温性。众所周知,电动车在冬天气温低的环境下,其续航表现是比较蛋疼的,基本上只能发挥电池的一部分性能。而磷酸铁锂电池和三元锂电池在低温下的表现各有差异,数据显示,磷酸铁锂电池在零下20摄氏度时电池容量仅为常温下的54%,三元锂电池表现尚可,能达到常温下的70%。在耐低温性方面,三元锂电池确实更有优势,相当于抵消了自身耐高温性不足的缺点。

磷酸铁锂电池前景可期

从目前两种装配动力电池的品牌阵型来看,磷酸铁锂电池的装配份额基本都体现在比亚迪的车型上,这点也为比亚迪DM和EV车型的安全性做了背书。其他还在用磷酸铁锂电池的品牌还有腾势、北汽等。

以三元锂电池为代表的有特斯拉,还有蔚来、小鹏等国内造车新势力。可见采用这类电池的品牌,它们旗下的车型都有着高性能、高续航等特点,完全满足当下消费者对新能源车的需求,也凭借着这两点优势,三元锂电池迅速崛起,几乎以压倒性优势击败了磷酸铁锂电池。

不过事情总会有反转的时候,时间来到2020年,我们看到了磷酸铁锂电池再度崛起的苗头。

比亚迪汉

目前掌握着磷酸铁锂电池核心技术的比亚迪,将在今年推出最新的“刀片电池”技术,这项技术不仅极大提升电池安全性,寿命超过120万公里,还把电池组体积缩小50%,这项技术无疑极大推进了磷酸铁锂电池的发展,官方表示该技术将会应用在即将上市的汉EV和唐EV的电池组上。

特斯拉Model 3

另外,在工信部发布的新能源汽车推广应用推荐车型目录中,国产特斯拉Model 3标准续航版显示配备的是一款“无钴电池”,也就是不含钴的磷酸铁锂电池。除了造车成本减少,电池能量密度降低,我们还发现这款国产Model 3的续航增加了23公里。由此可见,磷酸铁锂电池的实力在一定程度上已经不输三元锂电池。

随着未来新能源补贴的完全退出,更多的车企回归到安全性更高、成本更低的磷酸铁锂电池也不是不可能,毕竟目前大部分消费者的里程需求还是在200-400km之间,性能方面的参数显得并不重要。如果未来技术风口有变,我们也希望更多的厂家能回归到更加靠谱的电池技术路线。


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