磷酸鐵鋰電池，大容量儲能之路走不通？

近日，中科院原始歐陽明高公開表示：“一般認為磷酸鐵鋰電池是比較安全的。本質上對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，其內部溫度可以超過800度，這超過了磷酸鐵鋰正極分解的溫度。”

容量越大，熱失控風險越高

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：電池內部溫度是否超過正極材料分解溫度。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部溫度一般是300-400℃，大容量磷酸鐵鋰電池內部溫度可超過800℃。這也是為什么大容量磷酸鐵鋰電池熱失控風險更高的原因。

爆燃指數(shù)是三元電池的兩倍

對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，自己把自己點著，磷酸鐵鋰電池則不然，自己點不著，可氣體爆炸風險更高，遇到明火更危險。三元電池，內部溫度約200℃時，正極材料會分解并釋放氧氣，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，內部溫度超過500℃后，正極材料開始分解，電池發(fā)生熱失控，產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50%以上(氫氣的爆炸極限是4.0%～75.6%)，爆炸風險更高，但燃燒劇烈程度較三元電池更低。

大容量趨勢，安全難保障

近日，在CIBF深圳國際電池技術展會中，多家儲能電池頭部企業(yè)展示了300Ah及以上容量的儲能型磷酸鐵鋰電芯產品，電芯容量提升已成為行業(yè)發(fā)展趨勢。維科網儲能統(tǒng)計了其中16家企業(yè)的大容量儲能型磷酸鐵鋰電芯產品，并進行了容量排名。雄韜股份的儲能電芯產品以580Ah的容量排名，緊跟其后的是億緯鋰能的560Ah儲能電芯產品，第三則是?；履茉吹?75Ah電芯產品。

圖片來源：維科網儲能整理

開發(fā)出300Ah及以上容量的儲能電芯產品的企業(yè)還有：蜂巢能源(325Ah)、瑞浦蘭鈞(320Ah)、楚能新能源(306Ah/315Ah)、雙登集團(315Ah)、遠景動力(305Ah/315Ah)、贛鋒鋰電(314Ah)、蘭鈞新能源(314Ah)、欣旺達(314Ah)、海辰儲能(300Ah/320Ah)、遠東電池(305Ah)、昆宇電源(305Ah)、南都電源(305Ah)和國軒高科(300Ah)等。儲能型大容量電芯成發(fā)展趨勢，如何保障電池安全是所有儲能電池企業(yè)必須面對的難題。

全固態(tài)電池是未來

儲能關注三個要素：長壽命、低成本、高安全。對于以磷酸鐵鋰為代表的電化學儲能來說，長壽命相對容易實現(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題。為了提升儲能安全，市場給出的解決方案之一是開發(fā)不同的儲能技術。例如，從本征角度出發(fā)，研發(fā)固態(tài)電池或者水系電池，實現(xiàn)電池安全到安全電池的發(fā)展。歐陽明高院士表示，他們認為本征安全的最終目標是全固態(tài)電池。全固態(tài)電池的優(yōu)點主要有兩個：其一，固態(tài)電解質替代液體電解質和隔膜，固態(tài)電解質燃點非常高，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400Wh/kg，鋰硫/鋰空電池有望實現(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，存在離子電導率低、循環(huán)壽命差、倍率性能差、成本高昂等問題，制約了商業(yè)化進程。根據(jù)EVTank的預測，至2030年全球固態(tài)電池滲透率為10%，需求達到276.8GWh。2023-2030年，全球固態(tài)電池需求增長的CAGR為63.7%。