近日,国内一权威专家表示:“一般认为磷酸铁锂电池是比较安全的。本质上对于小的磷酸磷酸铁锂电池的确如此,但大容量电池,像320Ah的电池,其内部温度可以超过800度,这超过了磷酸铁锂正极分解的温度。”
大容量电池为何安全性更低
磷酸铁锂小容量电池和大容量电池安全性的区别主要在于:电池内部温度是否超过正极材料分解温度。
磷酸铁锂电池正极材料一般500℃才可能出现分解现象,磷酸铁锂正极材料小容量磷酸铁锂电池内部温度一般是300-400℃,大容量磷酸铁锂电池内部温度可超过800℃。
这也是为什么大容量磷酸铁锂电池热失控风险更高的原因。
安全风险有多大
对比磷酸铁锂电池和三元电池,磷酸铁锂电池的燃爆指数是三元电池的两倍。三元电池是自己容易热失控,自己把自己点着,磷酸铁锂电池则不然,自己点不着,可气体爆炸风险更高,遇到明火更危险。
三元电池,内部温度约200℃时,正极材料会分解并释放氧气,在高温下电解液迅速燃烧,燃烧更剧烈。
大容量磷酸铁锂电池,内部温度超过500℃后,正极材料开始分解,电池发生热失控,产生大量可燃电解液蒸汽(含氢气等,不含氧气),随着SOC增加,氢气浓度增加,可达50%以上(氢气的爆炸极限是4.0%~75.6%),爆炸风险更高,但燃烧剧烈程度较三元电池更低。
全固态电池是未来
储能关注三个要素:长寿命、低成本、高安全。对于以磷酸铁锂为代表的电化学储能来说,长寿命相对容易实现,低成本随着行业规模提升终将得到解决,贯穿始终的将是安全性问题。
为了提升储能安全,市场给出的解决方案之一是开发不同的储能技术。例如,从本征角度出发,研发固态电池或者水系电池,实现电池安全到安全电池的发展。
专家表示,他们认为本征安全的最终目标是全固态电池。
全固态电池的优点主要有两个:其一,固态电解质替代液体电解质和隔膜,固态电解质燃点非常高,不存在漏液现象,可显著提升电池安全性;其二,全固态电池能量密度更高,可达400Wh/kg,锂硫/锂空电池有望实现500Wh/Kg。
但是,现阶段全固态电池工艺并不成熟,仍处于研发阶段,存在离子电导率低、循环寿命差、倍率性能差、成本高昂等问题,制约了商业化进程。