王子冬：動力電池安全問題要怎么樣處理？

今年，電動車的安全問題有點兒多。

依據國家市場監督管理總局的數據，2018年國內至少發生40起涉及新能源汽車的火災事故，今年4月起，又接二連三發生電動車起火冒煙事故，動力電池安全性是一個敏感的話題，又是一個不能回避的話題。

近日，中國動力電池創新聯盟副秘書長、中國電動車充電基礎設施充電聯盟副秘書長王子冬在首屆中國國際電動車安全技術創新大會上對電動車安全性問題進行了多維度剖析。他認為，動力電池在材料上沒有分明技術沖破前，比能量發展到一定水平后，就很難再有進一步的沖破。與此同時，在安全性方面的負面影響卻越來越大。在沒有掌握鋰離子電池起火規律之前，把控能量密度與安全性和長壽命的平衡關系是不能忽視的問題。

中國動力電池創新聯盟副秘書長、中國電動車充電基礎設施充電聯盟副秘書長王子冬

動力電池技術路線之爭

這個問題由來已久，這也正是能量密度與安全性的博弈。

王子冬表示，“我們非得承認，電池包是一種含高能物質的部件，具有危險性的本質，而且，隨著電池比能量和比功率的提高，發生事故的危險性將增大。”

在鋰離子電池眾多的技術路線中，磷酸鐵鋰與三元的對決最為膠著。

磷酸鐵鋰安全性高、壽命長，但是能量密度不如三元高，但可以通過提高電池容量加以彌補，低溫性能差，主要是在小容量電池上低溫性能低，材料一致性也差。

三元電池能量密度高，一致性好，低溫性能好，但是安全性略差，循環壽命遠不如磷酸鐵鋰離子電池。

“當前，在中國磷酸鐵鋰離子電池具有最成熟的產業鏈，我們對相關范疇掌握的核心技術也比較多，而三元電池則以日韓為代表，相對更成熟一些。”王子冬認為，這種技術路線的對決，更有一種中國vs日韓的意味。

如果單從動力電池本身的性能來評價，他列舉了10個維度：1．電池包的安全性、2．電池包的能量密度（而非單體）、3．電池包的循環壽命、4．電池包的成本、5．充電倍率、6．電池單體一致性、7．低溫性能、8．成組利用率、9．回收再利用的方便性、10．正負極材料可回收修復再利用。

作為一種能夠引領潮流的技術路線，在以上任何一個方面都不能有太過鮮明的缺點，需要做到各方面的均衡才是一種具有可行性的路線，而不是某一個單一性能指標高，比如說能量密度。

因此從以上10個方面分解對比，在這場對決中，三元和磷酸鐵鋰慘烈廝殺，痛苦角逐，互有勝負，也有平手，在這10場對決后，王子冬個人裁判，給出一個簡單的最終結論：在乎安全性、能量密度要求不是很高的場合，首選磷酸鐵鋰離子電池。

動力電池的天花板在哪里？

在王子冬看來，對提高動力電池能量密度需要有清醒的認識：能夠產業化的電動車用動力電池的性能提高，不僅僅是正負極材料性能上需要有幅度改進，同時在許多方面都需要有比較大的沖破，才有可能實現動力電池真正意義上的提高。

那么從產業化動力電池的定義來說，國家提出的目標是：到2020年實現電動車充電一次可以跑400km，單體電池比能量達到：300Wh／kg（350）、600Wh／L（700）、0．6元／Wh，電池系統達到：220Wh／kg（260）、300Wh／L（380）、1．0元／Wh，循環壽命1500次（80％DOD）。

王子冬表示，從指標數據上看，要想實現這些指標難度還是比較大的。

目前國內動力電池企業產品概況是：磷酸鐵鋰方面，規模化加工的能量型磷酸鐵鋰動力電池能量密度大致在140－180Wh／kg之間。三原材料方面，規模化加工的用于純電驅動的三元正極鋰離子動力電池能量密度大致在180－260Wh／kg之間。

從技術角度推論，如果電池包比能量要達到260Wh／kg，按照10KWh／kg／100km的能耗計算，形勢400km的電動車40KWh電池包電芯重量不能超過99．5kg，電池包的總重量不能超過153kg，軟包裝電芯的比能量需要超過402Wh／kg，難度可想而知。

由此可以推出，比能量達到350Wh／kg的電池（如果能做出來的話），需要做成大容量（80Ah以上）的鋁合金硬殼動力電池，這樣可以節省模塊化后占掉的重量，40KWh電芯總重量要控制在114．3kg以內，只能占電池包重量比74．7％，其余的鋁合金箱體（25kg）、熱管理系統（2kg）、連接件和固定件（11．7kg）等的總重量不能超過38．7kg，站電池包的重量比25．3％，電池包總重量才能不超過153kg，電池包的比能量才可以達到262Wh／kg。

“為什么大家一提到高能量密度就想到軟包裝電池？從車輛工程的角度是看動力電池系統的能量密度，而非單體電池的能量密度。從單體電池到模塊，再到系統集成，中間環節比較多，電池之間的連接件、模塊之間的連接電纜、箱體、固定架、支撐架、導熱結構等等，這些都會增加許多重量”，王子冬提出，需要在系統能量密度、可靠性及安全性方面做優化。

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