[第一电气网]（特约作者王庆生）作为一名研究多孔聚合物锂离子动力电池及材料研究与应用多年的研究员，也是我国使用三元材料作为动力电池的先驱之一。经过我15年的研究和应用测试，已经验证了作为锂离子正极材料的三元材料是从无到有发展起来的，并且整个过程都得到了验证和推广。让我们从科学和公平的角度来谈谈三元材料（NCM）和磷酸亚铁锂材料。
每个人都知道锂离子电池的工作机理，而离子的注入和迁移是锂离子电池最核心的关键。增加离子的嵌入量、交换的离子量、离子交换的速度、离子的扩散能、化学和物理极化的减少以及锂沉积速度的减缓都是迫切需要解决的问题。锂离子电池的安全性越来越受到人们的关注，而锂离子电池安全性来自于许多因素。制造环节和生产环境是基本保证，而这一假设作为电池制造商的最低门槛是可以通过的（不包括个别低水平制造商），因此影响电池安全的因素需要从电池制造层面，如材料、结构、系统、技术和设备等各方面进行设计和改进。
电池安全的主要隐患主要来自于电池的热失控。电池的热反应主要分为反应热、焦耳热和极化热，这些热量分别来自电池的物理发热和化学发热。因此，对于锂离子电池的安全设计和制造，应首先分析其发热机理。从材料、结构和系统来看，它会给电池带来发热，因此优化和控制发热和散热是设计和制造电池的首要任务。从系统的角度来看，基本上分为液体系统、凝胶系统、固体系统和多孔系统（自主研发）。各系统的制造工艺和性能不同，液体系统导电性好，但安全性差。凝胶态和准固态的安全性能有所提高，但在倍率性能方面带来了新的问题，因此我们提出了“多孔”聚合物锂离子动力电池技术。它不仅保证了电池的安全性，还提高了电池的倍率（主要采用多孔聚合物隔离膜和相分离技术制备多孔电极，以改变现有的电解质形式，提高离子交换速度，降低化学阻抗）。在材料方面，无论采用什么正负材料和电解质，我们都需要分析材料之间的相容性和兼容性，相互反应产生的极化是否最小，离子跃迁和电子导电性是否最好。这可以有效缓解极化发热的问题，电极结构设计的合理性也非常重要，直接影响电流的分布均匀性，对电池的物理极化有很大影响。合理的结构对电化学动力学的界面膨胀产生热氧化和延长电池寿命有很大帮助，也就是说，许多方面的不合理设计会带来电池的发热，这是影响电池安全的一个因素。
以下是分析锂离子电池常用材料的热电化学财产；作为主要材料：正极、负极、隔膜、电解质、集电器和外包装（此处以AL塑料膜为例）；
有机材料（电解质、绝缘膜）和AL塑料包装膜最容易达到燃点和燃烧：PP层在140℃下熔化，绝缘膜（以PVDF为例）在130℃下发生热蠕变，PVDF膜具有高耐热温度点、大残留余量、发热少，电解质温度变化点>：在60℃时有少量吸热，LipF6在117℃-160℃和160℃-250℃时分解。
酯有机溶剂发生热分解反应，电解质在185℃下在NCM阴极材料中分解。电解质在130℃时在阳极石墨中分解（贫溶液和富溶液的温度差为10℃）；负极上SEI膜的分解温度为95℃-97℃。因此，出于安全考虑，应确保电池温度低于95℃。阴极材料为放热型MCMB石墨，石墨在600℃时具有良好的热稳定性。
至于阴极材料LFP（磷酸亚铁锂）NCM/NCA（三元材料）粉末材料；与NCM和LFP相比，LFP和NCM的热重在30-250℃范围内没有明显变化，这表明这两种材料在250℃内的热稳定性良好。NCM在250℃-600℃时出现两个放热峰，291℃时开始分解，445℃时峰温失控。LFP试验的峰值温度在528.6℃时失控，之前没有明显变化。残余质量为576.4℃-NC89.03%，576.2℃-LFP 95.85%。表明LFP的氧化放热温度高于NCM，但LFP的热失控放热量高于NCM。
热反应速率NCM>LFP和NCM在60℃左右超过阈值，表现出放热。仪器跟踪温度，当NCM-500min达到450℃的测试温度终点时，测试停止。LFP材料在98.1℃时超过阈值，表现出放热，大约1300min后达到450℃的测试温度终点。与LFP相比，NCM的热反应速度更快、时间更短，并且通过了压力-时间曲线。LFP在244.3℃时具有快速的热变化，压力为5.8bar。也就是说，当NCM和LFP材料的热拐点温度出现时，LFP的压力远大于NCM的压力，换句话说，一旦出现问题，LFP比NCM的破坏力更高。
充满电的LFP的热释放量明显高于NCM材料，这将对电池内部电解质和隔膜的稳定性产生不利影响。结果表明，LFP比NCM具有高阻抗、高发热和较差的导热性。TMA：热膨胀LFP>；新冠肺炎；质量变化LFP>；新冠肺炎
NCM材料的伴热段从大约60℃和LFP-99℃开始。NCM材料在410℃达到峰值，LFP在366℃达到峰值。相比之下，在350℃时，NCM的反应热变化明显高于LFP，NCM材料的热跟踪阈值低于LFP，并且NCM的速率高于LFP的反应速率，但LFP的焓增是突然的，NCM表现出线性的热焓变化，因此NCM在监测热跟踪采集方面优于LFP，更适合电力应用。
根据对材料、结构和系统发热的分析，认为仅使用LFP和NCM作为阴极材料是安全的是不科学的。电池的安全性不仅取决于一种阴极材料，而且还取决于这样一种假设，即即使它取决于材料，它也绝对不是阴极材料。如果达到阴极材料的热失控温度点或反应温度拐点，许多有机材料将已经着火。因此，材料的兼容性、电池结构设计、系统设计、电池制造环境因素、电池工艺控制、电池设计集成技术、电池热管理和充放电控制、电池使用管理等诸多因素都会对电池造成安全隐患。因此，说单独使用三元材料会影响电池的安全是不负责任和不科学的，提前停止使用三元物质电池更是荒谬的。目前国内外起火车辆中缺失的LFP电池是什么？
我们应该以科学的方式分析和解决问题，而不是以偏概全。终止三元材料系统电池的应用是违反科学的，因此是不可接受的。我愿意在科学的数据支持下展示三元材料应用带来的成果，也愿意与提出异议的同行交流。
作者是圣彼得堡州立理工大学功能材料与新能源技术实验室的研究员。
关于炮台路线的争议由来已久。这一次，三元材料动力电池被切断了。你对此怎么看？有什么建议吗？第一篇电奖励作文第一期最高奖金为5000元！
提交电子邮件：content@d1ev.com[第一电气网]（特约作者王庆生）作为一名研究多孔聚合物锂离子动力电池及材料研究与应用多年的研究员，也是我国使用三元材料作为动力电池的先驱之一。经过我15年的研究和应用测试，已经验证了作为锂离子正极材料的三元材料是从无到有发展起来的，并且整个过程都得到了验证和推广。让我们从科学和公平的角度来谈谈三元材料（NCM）和磷酸亚铁锂材料。
每个人都知道锂离子电池的工作机理，而离子的注入和迁移是锂离子电池最核心的关键。增加离子的嵌入量、交换的离子量、离子交换的速度、离子的扩散能、化学和物理极化的减少以及锂沉积速度的减缓都是迫切需要解决的问题。锂离子电池的安全性越来越受到人们的关注，而锂离子电池安全性来自于许多因素。制造环节和生产环境是基本保证，而这一假设作为电池制造商的最低门槛是可以通过的（不包括个别低水平制造商），因此影响电池安全的因素需要从电池制造层面，如材料、结构、系统、技术和设备等各方面进行设计和改进。
电池安全的主要隐患主要来自于电池的热失控。电池的热反应主要分为反应热、焦耳热和极化热，这些热量分别来自电池的物理发热和化学发热。因此，对于锂离子电池的安全设计和制造，应首先分析其发热机理。从材料、结构和系统来看，它会给电池带来发热，因此优化和控制发热和散热是设计和制造电池的首要任务。从系统的角度来看，基本上分为液体系统、凝胶系统、固体系统和多孔系统（自主研发）。各系统的制造工艺和性能不同，液体系统导电性好，但安全性差。凝胶态和准固态的安全性能有所提高，但在倍率性能方面带来了新的问题，因此我们提出了“多孔”聚合物锂离子动力电池技术。它不仅保证了电池的安全性，还提高了电池的倍率（主要采用多孔聚合物隔离膜和相分离技术制备多孔电极，以改变现有的电解质形式，提高离子交换速度，降低化学阻抗）。在材料方面，无论采用什么正负材料和电解质，我们都需要分析材料之间的相容性和兼容性，相互反应产生的极化是否最小，离子跃迁和电子导电性是否最好。这可以有效缓解极化发热的问题，电极结构设计的合理性也非常重要，直接影响电流的分布均匀性，对电池的物理极化有很大影响。合理的结构对电化学动力学的界面膨胀产生热氧化和延长电池寿命有很大帮助，也就是说，许多方面的不合理设计会带来电池的发热，这是影响电池安全的一个因素。
以下是分析锂离子电池常用材料的热电化学财产；作为主要材料：正极、负极、隔膜、电解质、集电器和外包装（此处以AL塑料膜为例）；
有机材料（电解质、绝缘膜）和AL塑料包装膜最容易达到燃点和燃烧：PP层在140℃下熔化，绝缘膜（以PVDF为例）在130℃下发生热蠕变，PVDF膜具有高耐热温度点、大残留余量、发热少，电解质温度变化点>：在60℃时有少量吸热，LipF6在117℃-160℃和160℃-250℃时分解。
酯有机溶剂发生热分解反应，电解质在185℃下在NCM阴极材料中分解。电解质在130℃时在阳极石墨中分解（贫溶液和富溶液的温度差为10℃）；负极上SEI膜的分解温度为95℃-97℃。因此，出于安全考虑，应确保电池温度低于95℃。阴极材料为放热型MCMB石墨，石墨在600℃时具有良好的热稳定性。
至于阴极材料LFP（磷酸亚铁锂）NCM/NCA（三元材料）粉末材料；与NCM和LFP相比，LFP和NCM的热重在30-250℃范围内没有明显变化，这表明这两种材料在250℃内的热稳定性良好。NCM在250℃-600℃时出现两个放热峰，291℃时开始分解，445℃时峰温失控。LFP试验的峰值温度在528.6℃时失控，之前没有明显变化。残余质量为576.4℃-NC89.03%，576.2℃-LFP 95.85%。表明LFP的氧化放热温度高于NCM，但LFP的热失控放热量高于NCM。
热反应速率NCM>LFP和NCM在60℃左右超过阈值，表现出放热。仪器跟踪温度，当NCM-500min达到450℃的测试温度终点时，测试停止。LFP材料在98.1℃时超过阈值，表现出放热，大约1300min后达到450℃的测试温度终点。与LFP相比，NCM的热反应速度更快、时间更短，并且通过了压力-时间曲线。LFP在244.3℃时具有快速的热变化，压力为5.8bar。也就是说，当NCM和LFP材料的热拐点温度出现时，LFP的压力远大于NCM的压力，换句话说，一旦出现问题，LFP比NCM的破坏力更高。
充满电的LFP的热释放量明显高于NCM材料，这将对电池内部电解质和隔膜的稳定性产生不利影响。结果表明，LFP比NCM具有高阻抗、高发热和较差的导热性。TMA：热膨胀LFP>；新冠肺炎；质量变化LFP>；新冠肺炎
NCM材料的伴热段从大约60℃和LFP-99℃开始。NCM材料在410℃达到峰值，LFP在366℃达到峰值。相比之下，在350℃时，NCM的反应热变化明显高于LFP，NCM材料的热跟踪阈值低于LFP，并且NCM的速率高于LFP的反应速率，但LFP的焓增是突然的，NCM表现出线性的热焓变化，因此NCM在监测热跟踪采集方面优于LFP，更适合电力应用。
根据对材料、结构和系统发热的分析，认为仅使用LFP和NCM作为阴极材料是安全的是不科学的。电池的安全性不仅取决于一种阴极材料，而且还取决于这样一种假设，即即使它取决于材料，它也绝对不是阴极材料。如果达到阴极材料的热失控温度点或反应温度拐点，许多有机材料将已经着火。因此，材料的兼容性、电池结构设计、系统设计、电池制造环境因素、电池工艺控制、电池设计集成技术、电池热管理和充放电控制、电池使用管理等诸多因素都会对电池造成安全隐患。因此，说单独使用三元材料会影响电池的安全是不负责任和不科学的，提前停止使用三元物质电池更是荒谬的。目前国内外起火车辆中缺失的LFP电池是什么？
我们应该以科学的方式分析和解决问题，而不是以偏概全。终止三元材料系统电池的应用是违反科学的，因此是不可接受的。我愿意在科学的数据支持下展示三元材料应用带来的成果，也愿意与提出异议的同行交流。
作者是圣彼得堡州立理工大学功能材料与新能源技术实验室的研究员。
关于炮台路线的争议由来已久。这一次，三元材料动力电池被切断了。你对此怎么看？有什么建议吗？第一篇电奖励作文第一期最高奖金为5000元！
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