钜大LARGE | 点击量：491次 | 2022年07月25日
科学解读三元锂电池客车暂停令 安全红线需遵守
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，但是业界有关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？有关这个问题，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，遇热分解出现氧气，向硫磺和碳供应燃烧要素。一旦开始燃烧后，硝酸盐持续释放氧气，于是火药进入"热失控"状态，释放出威力巨大的能量。和之类似的，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，和电池里的可燃的电解液、碳材料一起，一点就着。出现的热量会进一步加剧正极的分解，造成和火药类似的"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要外部供应氧气，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。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
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。要达到和磷酸铁锂电池系统同等安全性，三元电池系统在整车、动力锂电池系统、动力锂电池包、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，则要特别小心，由专门组织用特殊车辆进行运输。
那怎么样才能消除三元材料的危险性呢？业界翘楚TSLA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，TSLA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，TSLA也没有和事故无缘。从去年新闻报道的几起TSLA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，TSLA依然会起火，只是TSLA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和TSLA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，我国的客车公司并没有轿车公司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"我国客车速度"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。假如我们还是抄袭"我国客车速度"，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防止的。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，从而防止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？那就会对行业出现巨大的打击，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，在安全和性能的取舍上，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，更加有潜力。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。
为此，笔者要为工信部暂停三元的正确决策大声喝彩!
（注：本文作者是长期在新能源领域工作的从业者）
