三元锂离子电池工作原理_为甚么三元锂离子电池在商用车上被禁用

三元聚合物锂离子电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2）三元正极材料的锂离子电池，三元复合正极材料前驱体产品，是以镍盐、钴盐、锰盐为原料，里面镍钴锰的比例可以依据实际需要调整，三元材料做正极的电池相对于钴酸锂离子电池安全性高，但是电压太低，用在手机上（手机截止电压一般在3.0V左右）会有分明的容量不足的感觉。

三元聚合物锂离子电池在容量与安全性方面比较均衡的材料，循环性能好于正常钴酸锂，前期由于技术原由其标称电压惟有3.5-3.6V，在使用范围方面有所限制，但到目前，随着配方的不断改进和结构完善，电池的标称电压已达到3.7V，在容量上已经达到或超过钴酸锂离子电池水平。

三元锂离子电池工作原理

锂离子电池是几年出现的金属锂蓄电池的替代产品，它的阳极采用能吸藏锂离子的碳极，放电时，锂变成锂离子，脱离电池阳极，到达锂离子电池阴极。锂离子在阳极和阴极之间移动，电极本身不发生变化。这是锂离子电池与金属锂离子电池本质上的差别。锂离子电池的阳极为石墨晶体，阴极通常为二氧化锂。充电时，阴极中锂原子电离成锂离子和电子，并且锂离子向阳极运动与电子合成锂原子。放电时，锂原子从石墨晶体内阳极表面电离成锂离子和电子，并在阴极处合成锂原子。所以，在该电池中锂永远以锂离子的形态出现，不会以金属锂的形态出现，所以这种电池叫做锂离子电池。

三元锂离子电池在商用车上被禁用

在中国电动车百人会上，工业和信息化部装备司司长张相木的一句话引起了很大的争议。他是这么说的：“工信部将组织开展对三元锂离子电池的风险评估，在评估完成前，暂停三元锂离子电池客车列入新能源汽车推广使用推荐车型目录。”

针对这样的消息，电动车百人会信息部特地发布了一条公告，说百人会只是一个平台，而不代表任何一方表态。依据目前的报道，也有企业透露目前相关管理机构已经暂停了三元材料的电动大巴的公告受理，但真切性有待考量。

对商用车使用三元锂离子电池提出反对意见，主要还是出于安全考虑。但为什么三元锂离子电池会“躺枪”，得从原理说起。

三元锂VS磷酸铁锂

“三元锂离子电池”全称是“三元聚合物锂离子电池”，指正极材料使用镍钴锰酸锂三元正极材料的锂离子电池。这一命名方式是依据电池的“正极材料”划分的，除此之外，还有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂离子电池。除了依据正极材料划分，还可以依据外形、外包材料、电解液来划分电池类别。

三元锂、锰酸锂、磷酸铁锂都可以在电动车上用。说了这么多“锂”，你可能有点晕，但今天的主角是三元锂离子电池和磷酸铁锂离子电池。

三元锂离子电池和磷酸铁锂离子电池各自特性不同，主要矛盾聚集在“能量密度”和“安全性”上。三元锂离子电池能量密度更大，但安全性常常受到怀疑。磷酸铁锂离子电池虽然能量密度小，但大家说它更安全。

所谓“安全性”的差异，主要还是在正极材料上。

这两种材料都会在到达一定温度时发生分析，三元锂材料会在200度左右发生分析。并且三元锂材料的化学反映更加剧烈，会释放氧分子，在高温作用下电解液迅速燃烧，发生连锁反应。而磷酸铁锂会在700-800度时发生分析，不会像三元锂材料一样释放氧分子，燃烧没那么剧烈。说简单点，就是三元锂材料比磷酸铁锂材料更容易着火。留意，我们这里提到的只是“材料”。

从总的趋势来看，国内车企乘用车纷纷转向使用三元锂离子电池，包括北汽、比亚迪、江淮等。相应的供应商也在加速三元锂离子电池的加工，比如亿纬锂能在半年报中透露，二期工厂将主要加工三元锂离子电池。

至于磷酸铁锂离子电池，越来越多的活跃在电动客车市场。去年11月，磷酸铁锂离子电池的电动大巴装机量占到了64.9%，三元锂离子电池装机量惟有27.6%。相反，在纯电动乘用车市场，三元锂离子电池在去年11月的装机量超过76%。

问题不在于用哪种电池

我们前面提到的，只是三元锂材料和磷酸铁锂材料特性的差异。而最终决定安全性的，是整个动力电池系统。

由于锂离子电池的特性，所以非得要有BMS（BatteryManagementSystem）。主要功能包括过充保护（OVp）、过放保护（UVp）、过温保护（OTp）、过流保护（OCp）等功能，一旦发生意外，能够立刻切断电流。

如果电池热解了，先得问问BMS是否合格的。

所以单纯认为三元锂离子电池不安全，是不太适宜的。三元锂材料容易热解，但是不代表三元锂离子电池不安全；磷酸铁锂材料不易热解，但是不代表磷酸铁锂离子电池就是安全的。

动力电池的安全，是一个系统问题，不只是材料的原由。从之前的纯电动客车自燃事故来看，有三元锂离子电池，也有磷酸铁锂离子电池。但事故并不能说明某种电池是失败的，涉及因素太多了，燃油车自燃也数不胜数。

其实，我们更应当关注的是要怎么样阻止失效电池单体危害其他单体，受工艺水平限制，不可能把所有电池单体一致性保持在100%。

振华新能源总经理李树军在最近的GNEV大会上就认为，高能量密度材料的使用，面临鞭炮还是手雷的选择。所以，务实的做法是关注模块安全，而它的重点是失效隔离与安全保护。单体失效是无法避免的现象，但可以通过对单体进行控制，来防止模块失效。

再宏观一点儿来看，如果使用三元锂离子电池是为了获得更高的续航里程，那么其实还可以有很多其他方式来实现，比如车子的轻量化等等，这更是一个系统性工程。

但是，如果从政策上就限制住了三元锂离子电池，是否这些相关的电动车技术也要面临“偏废”？

总之，电池类型的选择，是要与产品定位和技术相符的。如果因为大巴易发生大规模伤亡，就禁止三元锂离子电池在大巴上使用，那小车怎么办？

昏暗一点儿想，是否还有“国家保护”的私心呢？如果限制三元锂离子电池使用在商用车上，最大的受益者可能就是国内的磷酸铁锂离子电池加工企业了，因为韩国电池企业主打三元锂离子电池并且走低价路线。不过，这种“保护”真的有利于国内电动车以及相关技术的发展么？

其实，技术是可以处理材料天生缺陷的，而通过政策来干预技术的发展是值得考量的。

在一个汽车工程师的微信群里，有过一个观点：电动车着火不是坏事，甚至早出事比晚出事好。问题的关键不在于使用哪种电池，而是在于我们的电动车增速太快了，由此带来大量的低质产品，这些才是真正的安全隐患。

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