锂电池过高能量比会带来N个问题

目前，产业界对锂电池高比能量的过高追求可能会带来多个层面的问题，比如在正极材料端，虽然克容量逐渐新增，但是结构/热稳定性却逐渐降低，过渡金属溶出情况加剧，尤其是811型。上海蓄熙新能源材料检测有限公司总经理韩广帅表示："有关NCM体系，随着Ni含量新增，NCM体系正极材料的放电容量越高，循环稳定性下降，热稳定性下降。"

有关负极材料领域，容量越高，硅或氧化亚硅材料越多，极片膨胀率越大，和电解液间的副反应越多，内阻增大。

此外，隔膜越来越薄，随之而来的则是安全风险的新增；电解液分量减少，会使得电池的循环性能变差，而且电解液粘度变大后，整个电池产品的内阻就会新增。

从对材料本身的安全性影响角度来看，高比能化会导致正极过渡金属溶出。Ni、Co、Mn三种元素在循环过程中都会发生溶解，在4.6V以上时，三种元素几乎是以化学计量比溶出的，但是Mn元素的溶解会对锂电池循环寿命出现更严重的破坏。

薄集流体化之后，大电流下、内阻大发热量高，涂布、辊压收卷容易出现断片现象。少粘结剂会导致活性物质易脱落，长循环接触内阻增大。薄隔膜趋势之下，会出现单层PE基膜热稳定差，涂层膜内阻较大，长循环后涂层易团聚、脱落等。

01高比能"陷阱"？

追求极致完美或许是最一般也最隐蔽的"美丽陷阱"。在锂电池行业，追求高比能是多方综合因素下的产物。其中，最直接的就是市场消费需求的倒逼。其次是锂电池技术上实实在在的提升以及产业供给端的迎合。

"电动汽车至少要能跑个500公里以上才考虑购买。"北上广等一线城市是新能源汽车的重要消费阵地，尤其是北京，新能源汽车的接受度比较高。该北京网友还表示，电动汽车要能满足日常工作、外出游玩所需的里程，毕竟充电还不是很方便。

合众汽车2019年相关客户调研统计数据显示"消费者愿意接受的续航里程为300-450公里。"我国电池联盟认为，随着锂电池比能量技术的升级，以及固态电池技术的商业化前景趋好，未来一段时间内，消费者的普遍续航需求或将稳定在500公里左右，200公里以下的车型或将逐渐退出。

目前，锂电池技术创新的确有了很大的提升。从代表性公司相关新能源车型动力锂电池包组的能量比变化看：

在磷酸铁锂电池领域，2015年，比亚迪e5（续航256km）电池包组的能量密度比大约为91wh/kg。2020年，比亚迪e3（续航405km）电池包组的系统能量比提升至大约156wh/kg，提升约71%。

在三元电池领域，2015年，北汽EU200（续航200km）电池包组的电池能量密度大约为96wh/kg。2020年，北汽EU5（续航401km）电池包组的电池能量密度提升到了大约161wh/kg，提升约68%。

此外，国家有关产品准入的要求越来越高。2018年《有关调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》引导生产公司把新能源汽车的续航里程推向500公里以上。根据国家政策顶层设计和战略规划，到2020年,我国电池能量密度达到300Wh/kg；到2025年,电池能量密度达到400Wh/kg;2030年,电池能量密度达到500Wh/kg。

但是，我们也看到，尺寸越做越大、能量密度越做越高带来的则是电池的散热性能的下降，电解液出现贫富液、浸润性不好、死区和析锂可能性增大。这也是导致新能源汽车安全事故的重要因素。如今，新能源汽车的消费者对产品安全的重视程度比以往有了很大的提升，因此对汽车以及电池产品着火事故颇为不满。但是反过头来，高能量比也是消费需求助推的一个必然结果。

02电池安全诊断：望闻问切

有关新能源汽车着火事故频发，韩广帅博士认为："新能源汽车安全失火也就是热失控，重要有内外两个方面的原因。"

他分析后指出，从外部原因重要是机械滥用、电滥用、热滥用等行为造成的。比如车辆碰撞等车辆结构破坏导致B级电路短路、电池受到挤压、穿刺等物理结构的损坏；比如外部电路过流、短路等非预期的大电流引起，超过了电池或电池系统可以承受的最大电流；再比如超过电芯安全界限的加热，可能来自于相邻热失控电池，或散热系统失效所积攒的热量。

从内部原因看重要是高比能化和快充导致发热量新增，温升升高，副反应新增；内阻新增不一致性放大导致析锂胀气等。

"理解电池才能不断提升电池品质。"韩广帅认为，"电池医院"的"望闻问切"价值在于通过对电池失效原因的准确分析，制定针对性的解决方法，帮助电池产品提升品质。以下为韩广帅博士在我国电池联盟产业云课堂"动力锂电池失效原因分析和解析技术"直播演讲时提出的两个具体分析流程。

整体解决方法之逆向分析流程

整体解决方法之正向分析-正极材料

整体解决方法之正向分析-负极材料

整体解决方法之正向分析-隔膜

整体解决方法之正向分析-电解液