有关锂离子电池储能安全性概率分析

众所周知，锂离子电池是个好东西，但影响锂离子电池正常运行的因素很多，比如工作温度，环境湿度，散热不均匀，过充过放，BMS失灵，震动、系统成组、生产工艺等等，都有可能导致电池故障，这里的故障并不一定非要爆炸起火，而是指电池性能不再适合在系统中运行，必须更换或者剔除，否则影响系统运行。这么多的因素搅在一块，像团乱麻，让人感觉锂电系统要想无故障运行，困难不是一点点，但又缺乏数据支撑。《易经》有云：大道易简。我于是直奔主题，取其冰山一角，从公司生产工艺出发探讨锂离子电池的安全性，我的依据是：这个影响是不可防止的!生产工艺再好，检测再精确，也会有漏网之鱼，混到产品中，给系统运行带来风险。假定各批次的合格率为一定值，不考虑串并联成组的影响。

我选择以下几种典型产品，基于概率计算结果，探讨产品合格率对系统故障率的影响：

(1)手机电池;

(2)电动汽车电池组：特斯拉电池组，7104节电池组串

(3)大规模储能系列，250kw×2h，500kw×2h。

1手机电池

首先，单片电池，由于单片电池容量小(1000mAh左右)，技术工艺成熟，国内外厂家的合格率在表格中的在前3档，即故障率可控制在十万分之一以内。比如南京800万人口，人均一部手机，整个南京城，手机电池故障数量在100个左右，实际可能会更多一些，但计算结果跟日常感觉像吻合，即单块锂离子电池有很高的安全性。

2电动汽车

不同公司的技术路线有差异，重要体现在以下几个方面：

(1)电池种类有差别，三元和铁锂;

(2)容量有差异，大小不同，有用3AH左右的小电池，如特斯拉，有用26AH的大电池，如比亚迪;

(3)形状也不同，有采用圆柱形的18650，或者20700，散热面积大，便于热管理，也有方形电池包，便于模块化和固定安装。

我以特斯拉ModelS85为例分析。

特斯拉modelS85采用松下三元小容量电池，共7104节，优点是一致性好，出厂合格率高，可达0.999999以内(参考表中编号1和2)。这样，S85整车电池的合格率就达到99.3%，作为消费者的我，对这个结果表示满意;假设特斯拉采购了合格率为0.9999的电池，他的整车合格率将会暴跌到50%!由此可见，电池合格率对整车至关重要!

3大规模储能

规模储能的技术方法也有差别，日韩公司主打三元电池，能量密度高，一致性好，但更危险，价格高，对BMS的依赖程度更高，三元储能电池单体能做到100AH算是很大的了。铁锂离子电池能量密度偏低，但更安全，价格低容量可以做到120-200AH问题不大。

大规模储能肯定不会用18650之类的小电池，无论是三元还是铁锂，根据我的查找，三星常规的是单体68AH三元，比亚迪、力神或者中航锂电一般为120-180AH铁锂。锂电容量越大，安全性能越差，假定68AH的三元电池和150AH铁锂离子电池出厂合格率都在0.9999-0.99999(参考表中编号3和4)。虽然查不到三星、LG等日韩公司的储能电池单体合格率，但基于现有工业化水平推算，十万只里挑出一个不合格(0.99999)已算优秀水平了。