鉅大LARGE | 點擊量：1184次 | 2021年08月21日
增程式電動汽車+磷酸鐵鋰離子電池將是將來主流
近些年，電動汽車的快速發展帶動了動力鋰離子電池的發展。作為電動汽車的動力來源，電池性能的好壞不但關系到整車續駛里程的長短，而且關系到產品的安全性和可靠性。可以說，動力鋰離子電池的發展決定著純電動汽車的將來。
一、電動汽車非得把安全性放在第一位
在眾多新能源車型中，我國給予純電動汽車的補貼最高，而且補貼與純電動里程掛鉤，于是近些年在我國出現了一陣“人造三元風”。在政府部門倡導電池比能量指標一年更比一年高的情況下，三元材料中鎳鈷錳的組合由安全性尚可的333，一步一步地邁向523、622、811。隨著鎳量的新增，在材料比容量提高的同時，電池的熱失控溫度和安全性逐步下降。在另一種鎳鈷鋁三元材料中（特斯拉所用），鎳的份額也占八成，同樣存在類似問題。
說“三元風”是“人造”的，是因為它不是因技術優點自然形成的，而是片面追求純電動長里程政策引導的結果。大風起兮塵飛揚，連一向堅持“鐵電池”的大公司也被迷了眼，成了“跟風者”。當然，這也不難理解，畢竟公司要生存要逐利。這也從另一個角度證明，政策力大無窮，不管什么方向的風，要刮就能刮起來。
同時，純電動汽車的里程指標正在追趕傳統燃油車，除了使用高比能電池外，還導致過度多裝電池。這兩個因素重疊，使電動汽車的安全性更受威脅，事故頻發。工信部曾一度放話，要求暫停使用三元鋰離子電池，但在強大的三元“隊伍”的強烈呼吁下最終不得不作出讓步，同意乘員少的乘用車可用三元鋰離子電池，三元鋰離子電池客車在通過熱失控實驗和熱失控擴展實驗探測的前提下，也可申請推薦目錄。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
用三元鋰離子電池的乘用車，乘員少就能安全逃生嗎？且看近期發生的事故。今年五月初，美國佛羅里達州發生一起特斯拉ModelS以每小時90英里（約合144公里）的速度撞墻后立即起火事件，車內前排兩人在大火中不幸遇難，坐在后排的一人被甩出車外受傷。五月十日，在瑞士南部的高速公路上，一輛特斯拉ModelS撞上中央隔離帶，車輛翻轉、起火，一名德國駕駛者被困在車內燒死。一周之內，兩起特斯拉電動汽車起火事故，三人喪生。可見，三元鋰離子電池火勢蔓延太猛，乘用車里的乘員自己來不及逃生，別人也難以救助。
面對多次失火事件，特斯拉表示傳統汽車碰撞也會燃燒。這是典型的強詞奪理。更何況，傳統汽車碰撞而不燃燒的情況比比皆是。
我國也發生過多起電動汽車燃燒事件，雖然頻度不及特斯拉，但不能據此得出我國的三元鋰離子電池比特斯拉的三元鋰離子電池更安全的結論，而應考慮的因素是，我國大多數電動乘用車的里程和電池量比特斯拉少，上高速公路的比例不及特斯拉高，而且我國高速公路限速120公里/小時。作為載客量大、乘客逃生需時長的電動客車，更應當高度重視產品的安全性。
筆者認為，對電動汽車來說，不論是商用車還是乘用車，都事關人命，非得把安全性放在第一位，其他問題為之讓路。
二、動力鋰離子電池的安全性極其關鍵
電動汽車的安全性緊要取決于動力鋰離子電池的安全性。
電池包像汽油箱那樣，是一種含高能物質的部件。鋰離子電池中的電解液是用有機溶劑配制而成，其易燃的程度不亞于汽油。正極的氧化劑和負極的還原劑只隔一層微米級厚的隔膜，內短路則生熱；充放電時，電池內阻也生熱。在達到一定溫度時，正極上的氧化劑可與電解液發生化學反應。大量的化學反應熱會造成熱失控，出現大量氣體，導致氣壓升高、電池破碎，繼而出現車輛燃燒、爆炸情況。
正極的氧化劑不同，電池發生熱失控的溫度也不同。使用熱失控溫度越低的正極材料，電池的安全性越差。特斯拉用的三元鋰離子電池，熱失控溫度不足200℃，尤其是三元材料在達到一定溫度時還會分析釋放出極活潑的初生態氧，即使在沒有外界氧氣供應的情況下，這種電池內部就“完整地具備”燃燒三要素。試想，其安全性能高嗎？這也是三元鋰離子電池起火后，火勢蔓延迅速且難以撲滅的原由。
相比之下，磷酸鐵鋰分子里的氧被牢固地束縛在磷酸根中，很難成為助燃劑，磷酸鐵鋰離子電池的熱失控溫度要高得多，其安全性高得多。今朝，磷酸鐵鋰單體電池比能量已提升至180Wh/Kg，電池組比能量已達到151Wh/Kg，其功率型電池的性能完全能滿足增程式電動汽車的需求。
我國有發展磷酸鐵鋰離子電池的優點。由我國電池工業協會牽頭，成功申訴三家外資公司磷酸鐵鋰離子電池專利無效，從而讓我國磷酸鐵鋰離子電池產業徹底擺脫國外專利束縛，為我國發展新能源汽車掃除妨礙；我國眾多公司掌握微納結構碳包覆技術，彌補了材料電導率不高的缺點；我國已建立完整的材料加工鏈，價格日趨合理；電池加工水平不斷提高，產品性能穩定。筆者認為，磷酸鐵鋰離子電池應成為動力鋰離子電池的發展重點，應鼓勵持續研究、提高產品性能。
同時，筆者認為，電力系統的規模儲能用三元鋰離子電池也不可取，甚至用鋰離子電池也值得商榷。打個比方，這就像一座堆滿燃燒彈的活火山。去年我國山西省有兩座2MWh調頻電站起火，用的就是三星公司的三元正極18650鋰離子電池。雖然火災起因尚在論證，有人認為可能不是電池而是電氣部分的原由，但無可爭辯的事實是電池燒完了。倘若換成不含有機溶劑的電池，情況就不會這么慘烈。今年七月，韓國風電場的4MW/12MWh儲能電站起火并爆炸，據報道，這是該國第四個發生燃燒事故的三元鋰離子電池儲能電站。這些事故應當引起我國鋰離子電池儲能電站決策者和建設者們的警戒和深思。
三、增程式電動汽車與磷酸鐵鋰離子電池是絕佳配對
增程式電動汽車是指純電動汽車上加裝增程器（任何一種發電裝置），通過在車上發電新增行駛里程。這類車的優勢突出：電池包不會過充和過放，壽命延長，安全性高；電池少，補貼退坡、取消的影響小，易于市場化；城市工況下比燃油車節油50％以上，更為省錢；可以不外接充電，少建充電樁，且能遠距離行駛；如有充電條件，城市百公里內節油率80％以上；可沿用燃油車的加工、加油設施，便于發展；新近提出的發電直驅增程式電動汽車，可免去大電流的充電和放電，不僅更節能（油），而且電池壽命更長。
倘若把安全性高的磷酸鐵鋰離子電池用于增程式電動汽車，不但能夠提高車輛的安全性，而且比能量、比功率完全夠用，使用壽命長。此外，我國鋰資源豐富，不存在鈷、鎳資源受制約的問題。
所以，我國應將磷酸鐵鋰離子電池作為發展重點，使之有力地支持增程式電動汽車的市場化，它可以有效免除純電動汽車的里程、安全、價格、充電、后續電池五大焦慮。
有人認為，增程式還是要燒油，不是發展電動汽車的最終目標。言下之意，發展增程式電動汽車意義不大。對此，筆者想著重強調兩點。
一是倘若我國汽車的油耗能降一半以上，年節油近2億噸，這有助于環境改善、提高能源安全。
二是純電動汽車未必是最終目標。我們要以節能減排為標準，考評各條技術路線。將來，增程式電動汽車的發動機很有可能不燒油而燒醇類，類似今朝巴西的汽車燒乙醇。醇類由太陽能生物質轉換而來，不新增CO2排放，倘若再加上發展熱效率很高的發動機，我國汽車的節能減排將取得很大沖破。
所以，筆者認為，增程式電動汽車并不是“向純電動汽車的過渡”，而是將來車輛的主力。尤其是增程式電動汽車和磷酸鐵鋰離子電池配對，更是如虎添翼。
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