三元和磷酸铁锂电池安全性对比

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。去年使用了三元电池的香港品牌巴士在几十秒内爆燃，并付之一炬就是典型的例子。

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。