磷酸铁锂电池，大容量储能之路走不通？

近日，中科院原始欧阳明高公开表示：“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。”

容量越大，热失控风险越高

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。

爆燃指数是三元电池的两倍

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。

大容量趋势，安全难保障

近日，在CIBF深圳国际电池技术展会中，多家储能电池头部企业展示了300Ah及以上容量的储能型磷酸铁锂电芯产品，电芯容量提升已成为行业发展趋势。维科网储能统计了其中16家企业的大容量储能型磷酸铁锂电芯产品，并进行了容量排名。雄韬股份的储能电芯产品以580Ah的容量排名，紧跟其后的是亿纬锂能的560Ah储能电芯产品，第三则是海基新能源的375Ah电芯产品。

图片来源：维科网储能整理

开发出300Ah及以上容量的储能电芯产品的企业还有：蜂巢能源(325Ah)、瑞浦兰钧(320Ah)、楚能新能源(306Ah/315Ah)、双登集团(315Ah)、远景动力(305Ah/315Ah)、赣锋锂电(314Ah)、兰钧新能源(314Ah)、欣旺达(314Ah)、海辰储能(300Ah/320Ah)、远东电池(305Ah)、昆宇电源(305Ah)、南都电源(305Ah)和国轩高科(300Ah)等。储能型大容量电芯成发展趋势，如何保障电池安全是所有储能电池企业必须面对的难题。

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。欧阳明高院士表示，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。根据EVTank的预测，至2030年全球固态电池渗透率为10%，需求达到276.8GWh。2023-2030年，全球固态电池需求增长的CAGR为63.7%。