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【技术】电动客车不宜装配三元锂电池的原因

导读: 工信部装备工业司司长张相木在2016中国电动汽车百人会论坛上表示,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》,这表达了国家对动力电池去安全性的担忧。三元材料存在的安全风险确实比较大。

  工信部装备工业司司长张相木在2016中国电动汽车百人会论坛上表示,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》,这表达了国家对动力电池去安全性的担忧。实际上,在今年1月14日工信部的新车目录上,已经没有装配三元材料电池的客车产品。

  张相木给出的理由是,三元锂电池比能量高,循环性能好,是未来锂电池的重要发展方向,但我国在该领域起步晚,产品用于客车的安全性开发和验证还不够。工信部正在考虑进一步提高新能源汽车产品安全技术门槛,组织开展对三元锂电池客车等车型在现行安全标准体系下的风险评估。他明确表示,在评估完成前,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》。

  ■高温下三元材料易燃

  三元材料存在的安全风险比较大。中科院物理研究所研究员黄学杰表示,总结以往发生事故的经验来看,镍钴铝三元材料18650电池在180℃以上会出现自加热,起火后很难控制,而磷酸铁锂材料到了250℃以上才会出现放热现象,安全性相对较高。

  单从材料特性而言,两种材料到达一定温度时都会发生分解,三元锂材料大概在200℃左右发生分解,磷酸铁锂则在700~800℃时才发生分解。并且,三元锂材料的化学反应更加剧烈,会释放出氧分子,在高温作用下电解液迅速燃烧,发生连锁反应。磷酸铁锂发生分解时不会释放氧分子,燃烧也没有那么剧烈。因此,仅从锂离子电池的正极材料特性而言,三元锂材料比磷酸铁锂材料更容易着火或发生意外事故。

  ■电池容量大导致散热差

  除三元材料存安全风险外,客车电池容量较大,也加大了三元电池的危险程度。黄学杰表示,电池安全性和电池中储存的能量成反比,即所能释放的能量越大,其存在的安全风险就越大,纯电动轿车电池容量一般为几十千瓦时,而纯电动公交车电池容量高达几百千瓦时,随着电池容量的增加,电池体积也在增加,其散热性能变差,出现安全事故的可能性增加。

  黄学杰告诉记者,将锂离子蓄电池做成动力电池,必须提高其安全性能,单体电池愈大,要求达到的安全性指标也就愈高。另外,电池系统的安全并非仅由单体电池决定。中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙认为,电动汽车电池组的成组技术、充电方法、使用方法、维护方式、保护系统的可靠性、通信协议的有效性等都会对电池组的安全性造成影响。

  ■缺乏评判体系

  正是由于国内缺乏相应的评价体系,很难评估三元电池系统最终的安全情况。单体电池成组会根据整车使用条件设计电池包,通过加强生产全过程的监测,能够有效提升三元电池系统的安全性,但最终安全与否需要通过相应评价体系进行判定,刘彦龙告诉记者,“国内缺乏相应的评价体系。”

  科技部电动汽车重大科技专项特聘专家王秉刚与刘彦龙的看法一致。王秉刚认为,电池材料的取舍并不能从根本上解决电池安全问题,应从制定严格的电池产品质量要求和监管办法入手。对此,王秉刚提出两条建议,一是需要对电池模块和电池系统制定明确的安全考核指标;二是对新能源公交车要实行严格的监控,明确监控内容与责任。

  中航锂电(洛阳)有限公司市场部部长阮艺亮认为,客车运行路线、环境相对固定,电池电量并非客车最关注的焦点,应该坚持热稳定性更高、安全性更有保障的磷酸铁锂路线。数据显示,目前在我国所生产的纯电动客车中,采用磷酸铁锂动力电池的客车占据整个新能源客车市场的六成份额,三元材料动力电池占据该市场份额的三成。磷酸铁锂电池目前仍然是电动客车领域的主流方向,同时也是最优选择。
 

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