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1、关于汽车动力电池路线之争的一些理解在电动汽车刚开始发展的时期，各种路线百花争鸣，相关争论也不绝于耳。铅酸、三元、铁锂、NCA、燃料电池、超级电容器、金属空气电池等等，甚至还出现了早在二三十年前很多小县城就在使用的天然气的伪新能源车。为了挣国家补贴，各个企业各显神通，产品良莠不齐，绝大多数车用了2年不到就无法满足使用需求了。乱象横生，这些劣质品，甚至危险品为何也走向了市场？国家在电动车方面的要求，轿车动力电池的单体比能量2015年底达到200瓦时/公斤，比2010年提高一倍；2020年达到300瓦时/公斤，总体水平保持在国际前三名以内。先不说2020的事情，比较遥远。2015年200Wh/Kg的
2、能量密度是保持不了前三名，如果纯粹为了能量密度去争前三名是没有意义的。目前国内的三元是NCM电池，主流能量密度在160Wh/Kg的水平，要是做到200Wh/Kg，电池寿命就只有300-500次左右，而NCA电池随便就可以做到200-235Wh/Kg，但是NCA还没有稳定的国产货，成本奇高。至于安全问题，NCM电池的安全性虽然比NCA略好，但也是80米笑100米，目前充电宝、笔记本电池、锂电池电动自行车就是以圆柱NCM电池为主，只要到网上一搜，着火爆炸的新闻大把都是，哪个做NCM电池的公司敢保证其生产的NCM电池在安全测试时或者在使用过程中绝不会出现安全问题。安全问题是一个概率问题，即使1%。的
3、概率，很多人也会侥幸认为自己运气好，不会有事。几只到几十只电池的电动自行车、笔记本、充电宝因体积小，电池少，发生爆炸燃烧的概率小，发生着火爆炸很少能伤到人，但是几千只电池的电动车发生危险的概率有多高（三元做大电池的话纯粹就是作死的节奏），人在车里面能逃出来吗？何况去年仅电动自行车着火还致死不少人。就算单只电池出现内短、局部过热等不可避免因素导致的安全问题的概率是百万分之一，4只电池充电宝出现问题的概率是百万分之四，而8000只电池的电动汽车出安全问题的概率接近1%，还有多少可以侥幸的。而且这个还是在没有计算车祸事故的条件下，如果出现车祸事故的时候这个概率会大大提升。磷酸亚铁锂电池为什么安全呢？
4、不是很多外行专家解析的那样。从TG/DSC等一些专业设备分析电池内部热失控的机理可知：NCA、LCO、NCM、LMO几种材料分别在160度、190度、220度和260度左右产生释氧反应，而电池在内短、局部高阻抗过热、外短、挤压、穿刺、碰撞等条件下内部极芯温度十分容易就达到200-300度（电池表面也可能会达到60-150度），在电池内部产生大量的氧气，这是十分危险的事情。提到磷酸铁锂电池的安全性，我们必须先了解一下机理。锂离子电池之所以能够应用，是在于负极表面产生了一层SEI膜，锂离子能穿过的电子绝缘层，隔离了带电负极与电解液，阻止了二者之间的剧烈反应。我们生产的电池在没有化成成SEI膜前，负
5、极是石墨，正极是我们上述几种正极材料之一，中间是饱含电解液的隔膜。锂离子电池在出厂前要化成分容，形成有效的SEI膜及活化电池，这个过程会产生大量的氢气、一氧化碳、乙烯、乙烷等还原性气体，再加上易挥发的电解液的溶剂碳酸酯，整个电池内部都是充满了还原性的气体和液体的。当电池在上述各类失效情况下，电池内部既有还原性气体，也有高温的点火源，如果遇到氧气，温度达到闪点，燃烧爆炸是十分正常的现象。磷酸亚铁锂材料，热稳定性极好，其晶体结构中的氧是以磷氧四面体结构存在的，在1000多度的情况下都不会释放出氧气，在磷酸铁锂电池内部只有可燃物（还原性气体和液体）和点火源，没有助燃剂（氧气），想爆炸燃烧都不可能。当
6、外壳被破坏时，因为电池内部气压大于大气压，还原性气体往外喷，在大气里面稀释，电解液也被吸附在隔膜和极片中，氧气很难进入电池内部，等气压平衡氧气进入的时候，温度也降下来了，可燃物也剩下不多，想出安全意外都难。根据之前做的大量的针刺挤压等破坏性实验，有气体喷出，但无燃烧爆炸现象。电池的防爆阀只能在一定程度上避免危险发生，可以有效地解决物理冷热条件下体积变化nRT=PV，但是在达到闪点的情况下也是无能为力的，而磷酸亚铁锂电池则不存在这个问题，因此铁锂电池的安全性是毋容置疑的。安全问题先讨论到此，看看电池的能量密度。目前几类比较主流的汽车动力电池的比较，如下表：电池名称镍锌电池铁锂电池LFP三元电池N
7、CM（国内）三元电池NCA（特斯拉用）中值电压：V1.63.23.63.7充电电压范围：V1.3-2.12.0-3.63.0-4.23.0-4.2连续放电倍率:C0.1-200.1-200.1-150.1-15瞬间放电倍率:C25503025单体能量密度Wh/Kg90-110110-150140-170200-255包体能量密度Wh/Kg75-10090-12580-120(100-160)140-160单体寿命(1C/1C)1000-20003000-20000500-1500(2000)1000-2000包体寿命800-15002000-10000300-1000800-1500对应使用寿
8、命，年2.5-4.56.5-301.0-3.53.0-5.5安全性极好好差，圆柱铝壳易爆炸，软包的易着火一致性较好好较差较好自放电大，但是可恢复很小，且一致小，但一致性差小，但一致性差电池包安全控制控制包体上下限电压，控制系统简单方便控制充放电单只电池上下限电压，控制系统复杂昂贵，但无须安全防护和恒温装置，因此包体能量密度高控制充放电单只电池上下限电压，控制系统复杂昂贵，由于单体电池的安全性差、高温性能差，须安全防护和恒温装置，国内公司往往不重视安全防护和恒温系统，为了提高包体能量密度和节省成本，一般只做简单的防护甚至不做防护，安全寿命堪忧控制充放电单只电池上下限电压，控制系统复杂昂贵，由于单
9、体电池的安全性差、高温性能差，须安全防护和恒温装置，恒温系统和安全防护装置重量达到了电池重量的70%，极大地降低了电池包体能量密度，但内短无法通过安全防护解决。典型型号AA-1.5AHC12-200AH26650-3.3AH18650-2.2AH18650-3.4AH典型厂家美国poweGnix比亚迪/CATL沃特马/比克福斯特/创明/华粤宝日本松下单体电池成本：元/Wh0.6-0.71.2-2.01.0-1.5（低端0.7-1.0）2.5-3.0PACK成本：元/Wh0.1-0.30.2-0.50.5-2.51.5-465KWh包体重量：Kg73060060643365KWh电池重量：Kg6
10、20450406258轿车行驶里程计算行驶里程=电量KWh/百公里耗电量*100；百公里耗电量=（车重+人重+电池包重）*10KWh/吨65KWh，0.8吨车+0.12吨人，行驶里程：Km393.9393939427.6315789425.9501966480.413895从上表的电动轿车来行驶里程和电池重量能量密度之间的关系来看，三元即使只做简单的安全防护其行驶里程和磷酸亚铁锂电池的并无显著差别，NCA的即使做了全套安全防护，其行驶里程依然具有明显优势。三元电池在设计时在能量密度、安全和寿命三个方面具有极大的矛盾。所谓的单体能量密度提高，NCM只有靠牺牲安全防护来达到，而且就算三元单体能量密
11、度达到了200Wh/Kg，铁锂的只能做到150-160Wh/Kg，做成电池包分别为150Wh/Kg和120Wh/Kg，按照65KWh电量，1吨车重，加2个人150Kg，两种电池包的电动车续航里程分别为418Km和391Km，电池能量密度差距那么大，最后续航里程仅差27Km，为了27Km的续航里程而牺牲使用寿命和群众的安全，这种做法是否值得大家去推崇？是否值得国家去引导？我们做的三元动力电池，能量密度达到了180Wh/Kg，循环寿命也达到了2000次，但是安全检测难通过，考虑生产和用户使用的安全性和公司的长期发展，放弃向市场推广三元动力电池。我们设计开发的锰酸锂的电池循环寿命也达到了3000次，
12、60度循环500次，也超过70%的保存率，但是能量密度不如磷酸亚铁锂，而且安全也较磷酸亚铁锂差。对应我们生产的磷酸亚铁锂电池，1C/1C寿命：普通消费类5000次，汽车动力类的8000次。汽车动力电池向客户保证5000次，结合合理的控制策略方案和BMS做成包体，寿命保证3000次，即使用10年50万公里以上。当然，很多做三元电池的同行抨击说磷酸铁锂寿命达不到那么高，只有2000次左右，那是目前国内绝大部分企业的现状，而且能做到2000次的企业都很少，对于磷酸铁锂电池多数锂电池企业都望而却步，技术积累不够、生产管控不到位、工艺设计能力有限等问题使得磷酸铁锂电池的生产技术门槛很高，即使做出来也基本都只有2000次左右，我们在国内某大型企业从事动力电池技术工作积累了十多年的技术经验，在目前条件简陋的情况下，磷酸亚铁锂电池寿命、高低温、倍率等方面在国内能算得上前三的企业，虽然比在比亚迪做的磷酸铁锂电池寿命短（1C/1C10000-20000次），但是还是达到了消费类5000次，动力类8000次的水平。国内多数厂寿命起不来，并不是磷酸铁锂电池差，而是技术积累不够。
