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磷酸鐵鋰電池,大容量?jī)?chǔ)能之路能否走通

來(lái)源:  發(fā)布時(shí)間:2023年05月27日 作者:

近日,國(guó)內(nèi)一權(quán)威專家表示:“一般認(rèn)為磷酸鐵鋰電池是比較安全的。本質(zhì)上對(duì)于小的磷酸磷酸鐵鋰電池的確如此,但大容量電池,像320Ah的電池,其內(nèi)部溫度可以超過(guò)800度,這超過(guò)了磷酸鐵鋰正極分解的溫度?!?/span>

大容量電池為何安全性更低?

磷酸鐵鋰小容量電池和大容量電池安全性的區(qū)別主要在于:電池內(nèi)部溫度是否超過(guò)正極材料分解溫度。


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磷酸鐵鋰電池正極材料一般500℃才可能出現(xiàn)分解現(xiàn)象,磷酸鐵鋰正極材料小容量磷酸鐵鋰電池內(nèi)部溫度一般是300-400℃,大容量磷酸鐵鋰電池內(nèi)部溫度可超過(guò)800℃。

這也是為什么大容量磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э仫L(fēng)險(xiǎn)更高的原因。

安全風(fēng)險(xiǎn)有多大?

對(duì)比磷酸鐵鋰電池和三元電池,磷酸鐵鋰電池的燃爆指數(shù)是三元電池的兩倍。三元電池是自己容易熱失控,自己把自己點(diǎn)著,磷酸鐵鋰電池則不然,自己點(diǎn)不著,可氣體爆炸風(fēng)險(xiǎn)更高,遇到明火更危險(xiǎn)。

三元電池,內(nèi)部溫度約200℃時(shí),正極材料會(huì)分解并釋放氧氣,在高溫下電解液迅速燃燒,燃燒更劇烈。

大容量磷酸鐵鋰電池,內(nèi)部溫度超過(guò)500℃后,正極材料開(kāi)始分解,電池發(fā)生熱失控,產(chǎn)生大量可燃電解液蒸汽(含氫氣等,不含氧氣),隨著SOC增加,氫氣濃度增加,可達(dá)50%以上(氫氣的爆炸極限是4.0%~75.6%),爆炸風(fēng)險(xiǎn)更高,但燃燒劇烈程度較三元電池更低。

全固態(tài)電池是未來(lái)

儲(chǔ)能關(guān)注三個(gè)要素:長(zhǎng)壽命、低成本、高安全。對(duì)于以磷酸鐵鋰為代表的電化學(xué)儲(chǔ)能來(lái)說(shuō),長(zhǎng)壽命相對(duì)容易實(shí)現(xiàn),低成本隨著行業(yè)規(guī)模提升終將得到解決,貫穿始終的將是安全性問(wèn)題。


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為了提升儲(chǔ)能安全,市場(chǎng)給出的解決方案之一是開(kāi)發(fā)不同的儲(chǔ)能技術(shù)。例如,從本征角度出發(fā),研發(fā)固態(tài)電池或者水系電池,實(shí)現(xiàn)電池安全到安全電池的發(fā)展。

專家表示,他們認(rèn)為本征安全的最終目標(biāo)是全固態(tài)電池。

全固態(tài)電池的優(yōu)點(diǎn)主要有兩個(gè):其一,固態(tài)電解質(zhì)替代液體電解質(zhì)和隔膜,固態(tài)電解質(zhì)燃點(diǎn)非常高,不存在漏液現(xiàn)象,可顯著提升電池安全性;其二,全固態(tài)電池能量密度更高,可達(dá)400Wh/kg,鋰硫/鋰空電池有望實(shí)現(xiàn)500Wh/Kg。

但是,現(xiàn)階段全固態(tài)電池工藝并不成熟,仍處于研發(fā)階段,存在離子電導(dǎo)率低、循環(huán)壽命差、倍率性能差、成本高昂等問(wèn)題,制約了商業(yè)化進(jìn)程。



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