新能源汽車(chē)蓬勃發(fā)展的這十年，逐漸變大的基數(shù)帶來(lái)了更多新能源汽車(chē)著火事故被報(bào)道出來(lái)，新能源汽車(chē)安全形勢(shì)日趨嚴(yán)峻。

真問(wèn)真答：平時(shí)停車(chē)，你會(huì)刻意停得離新能源車(chē)遠(yuǎn)一點(diǎn)嗎？

為何新能源汽車(chē)自燃是只薛定諤的貓？本文解答不了所有難題，但可以為你揭開(kāi)最淺的那層迷霧。

新能源汽車(chē)自燃事故總能成為頭條

2013年10月，一臺(tái)特斯拉ModelS蹭底之后，車(chē)載系統(tǒng)發(fā)出警告（蹭底后45-60秒），車(chē)主及時(shí)逃離（再過(guò)數(shù)秒），車(chē)子很快就燒沒(méi)了（離車(chē)120秒后），特斯拉股價(jià)跌6%（這時(shí)抄底特斯拉美股特別爽）。

過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

點(diǎn)擊詳情

在新型鋰離子電池陸續(xù)裝備新能源汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)起步階段，每一次電池自燃事故都能成為海內(nèi)外新聞熱點(diǎn)，對(duì)新能源車(chē)的不信任從未消停（塞麥爾維斯反射SemmelweisReflex），群眾不愿意的呼聲更隨著國(guó)家推廣新能源汽車(chē)的熱情而變得更加"叛逆"。

筆者同事買(mǎi)了一臺(tái)蔚來(lái)ES6，隔壁車(chē)位的業(yè)主擔(dān)心自燃，"疑似"動(dòng)用私人關(guān)系讓片區(qū)警察上門(mén)進(jìn)行處分（此警察宣稱全廣州市都不允許裝地庫(kù)充電樁）并強(qiáng)制要求拆卸，后因現(xiàn)場(chǎng)視頻素材被網(wǎng)絡(luò)曝光，"疑似"不正當(dāng)動(dòng)用關(guān)系的隔壁車(chē)位業(yè)主才終于消停。

我們可以說(shuō)某些群眾是愚昧的，某些公仆是可以被XX的，但事情根本原因依然是消費(fèi)者對(duì)新能源車(chē)（準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)是動(dòng)力電池）的不信任。

電池是一個(gè)比較復(fù)雜的儲(chǔ)能裝置，筆者最近想到一個(gè)類(lèi)比，就是大家小時(shí)候用的鍍銀保溫瓶，類(lèi)比如下：

1、保溫瓶里頭的水有很多能量，我們看作是電能。

無(wú)人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

點(diǎn)擊詳情

2、保溫瓶可以反復(fù)填充和使用，二次電池亦是如此。

3、保溫瓶和電池都很脆弱，怕冷怕熱怕撞怕，還死重。

4、保溫瓶?jī)?nèi)膽只要碎一個(gè)口就會(huì)整體毀滅，電池?zé)粋€(gè)就很容易火燒連營(yíng)，損控很難做。

5、保溫瓶和電池的工業(yè)化制造都是很精密的（對(duì)應(yīng)各自時(shí)代的工業(yè)水平），保溫瓶一開(kāi)始很貴，宋代皇帝賜給公主的嫁妝就是保溫瓶（民族愛(ài)瓶傳統(tǒng)），后來(lái)大幅降價(jià)飛入百姓家，電池也是如此。

6、保溫瓶會(huì)自放熱，保溫時(shí)長(zhǎng)有限，電池也有自放電率。

電池?zé)崾Э兀═hermalRunaway），造成的破壞將是毀滅性的。根據(jù)清華大學(xué)動(dòng)力工程及工程熱物理學(xué)博士@姚昌晟老師的描述：由100節(jié)帶電量100Ah的電芯組成的電池組，失控能量達(dá)到240000000J，合57公斤TNT炸藥。所以一旦我們說(shuō)電池"TR"了，基本上就可以貼這張圖了。

正因?yàn)閷?duì)新能源車(chē)這種新鮮事物的抗拒（人之常情）、媒體/自媒體只愛(ài)報(bào)道新能源車(chē)自燃（汽柴油車(chē)自燃成不了新聞熱點(diǎn)）、好事不出門(mén)壞事行千里（完全不懂新能源車(chē)的大叔大媽的茶余飯后話題）、動(dòng)力電池技術(shù)的確不夠爭(zhēng)氣（客觀事實(shí)），新能源車(chē)才會(huì)成為眾矢之的。

不過(guò)，大家大可不必過(guò)分擔(dān)心，新能源乘用車(chē)的著火率正在逐年降低，2019年是萬(wàn)分之0.38，2020年是萬(wàn)分之0.18。此外還有兩個(gè)要點(diǎn)要提的：商用車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)更低，質(zhì)量更差，電池總能量更高，燒起來(lái)更可怕；新能源累計(jì)產(chǎn)量不足5萬(wàn)輛的小車(chē)企（按接入車(chē)輛計(jì)算），著火率是超過(guò)10萬(wàn)輛的大車(chē)企之5倍。

電池?zé)崾Э氐臋C(jī)理

六成新能源車(chē)著火事故是電池本身熱失控引起的，三成是充電事故，只有3.6%左右是因?yàn)樾旭偸鹿手械淖矒簟?/p>

熱失控的機(jī)理（學(xué)界一般稱為"濫用"）可分為物理和電化學(xué)兩大方向，為了讓讀者更好理解，筆者把它分得更細(xì)一些：

1

穿刺

這是最不講武德的物理攻擊，將一根導(dǎo)體（比如直徑3mm鋼針）插入動(dòng)力電池中，正負(fù)極直接短路，熱失控速度超快，幾乎是瞬間就開(kāi)始對(duì)外噴射火焰。

穿刺的機(jī)理是內(nèi)部短路，這種情形就像潛水艇在水下被物理?yè)舸?，除了全員殉國(guó)之外就沒(méi)啥其他可能性了。

自2021年1月1日實(shí)施的動(dòng)力電池安全新國(guó)標(biāo)GB38031-2020《電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池安全要求》，并未引入穿刺試驗(yàn)，現(xiàn)有的試驗(yàn)則分為幾類(lèi)，其中電池單體進(jìn)行過(guò)放電、過(guò)充電、外部短路、加熱、溫度循環(huán)、擠壓試驗(yàn)，電池包或系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)、模擬碰撞、擠壓、濕熱循環(huán)、浸水、熱穩(wěn)定性、溫度沖擊、鹽霧、高海拔、過(guò)溫保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、外部短路保護(hù)、過(guò)充電保護(hù)過(guò)放電保護(hù)試驗(yàn)。

雖然怎么都找不著穿刺試驗(yàn)，但之前就有自媒體給比亞迪磷酸鐵鋰刀片電池（CTP）做了一個(gè)，最終沒(méi)起火，只是煮熟了雞蛋。被打臉的寧德時(shí)代此后也發(fā)布了新款的安全電池，聲稱"只冒煙不起火"。

這種有益車(chē)主安全的軍備競(jìng)賽多多益善。

2

內(nèi)部短路與鋰枝晶

內(nèi)部短路很好理解，就是單體電池里頭的正負(fù)極短接了，相當(dāng)于毀了。毀了也分為快速毀了和慢性毀了兩種，穿刺其實(shí)是內(nèi)部短路當(dāng)中的快速毀了，最兇險(xiǎn)的一種，立即有報(bào)應(yīng)，直接毀所有。

慢性毀了的內(nèi)部短路就要提到最近兩年我們才更多談起的"鋰枝晶"，其實(shí)這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)困擾電池界數(shù)十年了，關(guān)于它在鋰離子電池中的形成原因，筆者分幾步講講：

1、液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池在首次充放電時(shí)，電極材料和電解液在固液相界面上發(fā)生很復(fù)雜的反應(yīng)，形成一層覆蓋于電極材料表面的鈍化層，其中負(fù)極上的SEI膜（SolidElectrolyteInterphase）對(duì)電池的影響更大。這層SEI膜具有有機(jī)溶劑不溶性，是電子絕緣體所以e-過(guò)不了，同時(shí)是良好的離子導(dǎo)體所以Li+很愉快地過(guò)去了。

2、SEI功勞這么大，結(jié)果就是有一種叫"鋰枝晶"的東西要?dú)У羲?。?dāng)鋰離子在負(fù)極表面不均勻沉積就會(huì)成為鋰枝晶的反動(dòng)小團(tuán)體（析鋰效應(yīng)LiPlating造成的鋰轉(zhuǎn)化Conversion），最可怕的是它還會(huì)繼續(xù)不均勻生長(zhǎng)下去，變得更長(zhǎng)、更粗、更尖，"雨后春筍"一般。

3、當(dāng)春筍長(zhǎng)到一定程度，就會(huì)自然收割（靠近負(fù)極部位溶解），鋰枝晶脫離電極，成為失去電化學(xué)活性的"死鋰"，電池容量降低。

4、降容還只是最小的事，大不了充電頻繁一些。最無(wú)語(yǔ)的是這些鋰枝晶還會(huì)刺破電池SEI隔膜（有學(xué)說(shuō)否定這個(gè)說(shuō)法），內(nèi)部絕緣狀態(tài)被打破，內(nèi)部短路，自燃，釋放小宇宙，進(jìn)而火燒連營(yíng)。

P.S.鋰枝晶生長(zhǎng)的速度與Li+偏移速度正相關(guān)，所以快充更容易生成鋰枝晶，電池循環(huán)次數(shù)多則有更多鋰枝晶（老舊電動(dòng)車(chē)更容易自燃）。

P.S.鋰枝晶是一個(gè)很大的話題，之后再另辟長(zhǎng)文展開(kāi)，夏至前寫(xiě)出來(lái)（反正我又沒(méi)承諾哪一年夏至），保證不太監(jiān)。

3

快充

快充之所以快，就是強(qiáng)行使鋰離子快速?gòu)恼龢O嵌出并嵌入負(fù)極，增大鋰離子的流量與速度。強(qiáng)扭的瓜不甜，快充會(huì)影響SEI的穩(wěn)定性，還會(huì)在短時(shí)間內(nèi)帶來(lái)比較大的發(fā)熱量，發(fā)熱也不均勻。

這時(shí)候我們要提一下電池領(lǐng)域的三個(gè)溫度：T1自生熱起始溫度、T2熱失控引發(fā)溫度、T3熱失控最高溫度。T2是一個(gè)很關(guān)鍵的溫度，其機(jī)理在學(xué)界還沒(méi)研究透徹（摘自歐陽(yáng)明高院士演講稿）。

當(dāng)然，因?yàn)橛欣鋮s系統(tǒng)的存在（風(fēng)冷或者液冷），且電池?fù)Q能效率特別高（熱效率高于95%不少，不像內(nèi)燃機(jī)那么弱雞），電池沒(méi)那么容易到達(dá)T2。

這時(shí)候最魔幻的事情來(lái)了：析鋰效應(yīng)可以大幅度降低T2。

配合"快充讓電池發(fā)熱量高且不均勻"這一條，電池內(nèi)部一不小心到達(dá)T2熱失控引發(fā)溫度，完?duì)僮恿恕?/p>

4

過(guò)充電

充電過(guò)程中，Li+從正極化合物脫出到達(dá)負(fù)極晶格，正極處于高電位的貧鋰態(tài)，負(fù)極處于低電位的富鋰態(tài)。為了平衡電荷，相同數(shù)量的e-從負(fù)極脫出，嵌入正極。放電過(guò)程，反推即可。

如果過(guò)充電（overcharge，充滿了還繼續(xù)充），就會(huì)有過(guò)量的Li+嵌入負(fù)極，正極則因?yàn)長(zhǎng)i+的過(guò)度脫嵌導(dǎo)致結(jié)構(gòu)崩塌（發(fā)熱+氧釋放），氧氣的釋放還會(huì)進(jìn)一步造成電解質(zhì)分解，電池內(nèi)部壓力增加，熱失控風(fēng)險(xiǎn)大增。

小時(shí)候玩四驅(qū)車(chē)的時(shí)候，多數(shù)小朋友都會(huì)選擇過(guò)充電，以此獲得更好的比賽成績(jī)。只是過(guò)充電之后，鎳氫電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)崩塌，最終"爆漿"。

另有研究表明，過(guò)放電過(guò)程中負(fù)極的溫度始終高于正極，當(dāng)內(nèi)部短路出現(xiàn)時(shí)，熱量在繞卷中積聚，進(jìn)而增加熱失控風(fēng)險(xiǎn)。

5

過(guò)放電

很多朋友應(yīng)該遇到過(guò)，智能手機(jī)和筆記本電腦的鋰離子電池用到3-7%左右，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)/進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。這是系統(tǒng)在防止電池過(guò)放電（overdischarge，低于門(mén)限電壓繼續(xù)放電）。

如果過(guò)放電發(fā)生得過(guò)于劇烈，最低電壓的那節(jié)電池就會(huì)發(fā)生"反極"（類(lèi)比成泰國(guó)變性？），這節(jié)最弱小無(wú)助的電池會(huì)被其他串聯(lián)電池進(jìn)行反向充電，電壓是負(fù)值，活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)崩塌，等效成一個(gè)電阻，異常發(fā)熱，GameOver。

6

振動(dòng)/擠壓/碰撞/火燒等

這里統(tǒng)一說(shuō)四種類(lèi)型的濫用，都是外部環(huán)境給電池包的物理攻擊，以下描述一下GB38031-2020會(huì)對(duì)受測(cè)試電池包做什么：

1、振動(dòng)：SOC50%以上，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)頻率在x、y、z方向各振動(dòng)1小時(shí)，模擬車(chē)輛顛簸。

2、擠壓：測(cè)試方式是擠壓整體尺寸的30%，模擬車(chē)輛被受力擠壓。

3、碰撞：整車(chē)質(zhì)量3.5噸一下的受測(cè)試對(duì)象，x方向加速度最大28g，y方向最大15g，模擬車(chē)輛被碰撞。

4、火燒：0℃下，用汽油火盤(pán)給預(yù)熱60秒、直接燒70秒、隔著耐火隔板燒70秒（或繼續(xù)直接燒60秒）、靜置觀察2小時(shí)，模擬車(chē)輛被火燒。

以上四種工況，都是行車(chē)途中可能遇到的，其中車(chē)輛顛簸最常見(jiàn)，如果電池本身機(jī)械性能太菜，或者模組造得不結(jié)實(shí)，均有一定風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)然這種可能性很低，之前有新能源車(chē)因線束固定不牢固被回收也不是電池包內(nèi)部線束。

擠壓、碰撞、火燒都是車(chē)輛碰撞中可能衍生的濫用，有可能造成電池結(jié)構(gòu)崩塌、SEI膜撕裂、電解液泄露、內(nèi)部短路等問(wèn)題。

7

外部短路

初中時(shí)候我們學(xué)過(guò)外部短路，正負(fù)極在電阻非常小的情況下連接成通路，因?yàn)镮=U/R，所以電流過(guò)大，熱量過(guò)多，電池受損。平時(shí)我們手握5號(hào)電池正負(fù)極，電池不會(huì)因此完蛋，是因?yàn)槿梭w電阻有100000Ω那么大。

在國(guó)標(biāo)的試驗(yàn)中，電池要在僅僅5mΩ的外部線路中短路10min，通過(guò)了才能上市銷(xiāo)售。

造成外部短路的原因有很多，除了剛剛說(shuō)到的碰撞，還有導(dǎo)體污染、浸水等。其中浸水是個(gè)很大的問(wèn)題，2012年美國(guó)Fisker有16倆Karma就是因?yàn)樵诩~瓦克港被颶風(fēng)Sandy次生的海水倒灌淹到了頂，隨后自燃成了廢鐵。誰(shuí)說(shuō)水火不容的？電池能讓水災(zāi)轉(zhuǎn)身變火災(zāi)……

浸水還會(huì)讓BMS失效，電控失效之后，就如航母被打掉了艦島，接下來(lái)發(fā)什么神經(jīng)你也別太驚訝，一切皆有可能。

外部短路的禍?zhǔn)资菬崃?，所以在達(dá)到T2之前掐掉短路，或許還有得一救。如果是電動(dòng)自行車(chē)雨天在外充電起火，那還是別去救了，趕緊拉閘、滅火、報(bào)警、逃離，惹不起惹不起。

電動(dòng)汽車(chē)的絕緣和BMS做得好很多，雨天充電沒(méi)啥問(wèn)題，別讓充電插頭灌了水就行。目前大廠家的電池包都有IP67防護(hù)等級(jí)，7代表電池包在1米深的水里面可以泡30分鐘不失效，但非常不建議大家拿去涉水，電池包不進(jìn)水，其他零部件泡了這么臟的水也是不行的，車(chē)況會(huì)迅速老化。

所以那些自以為是開(kāi)上了電動(dòng)汽車(chē)就可以隨意涉水不怕熄火的朋友，下次請(qǐng)悠著點(diǎn)了。

8

鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

單體電池（電芯）熱失控并不可怕，可怕的是鋰離子是自備燃燒條件的，在每個(gè)單體電池里面都有還原劑和氧化劑，萬(wàn)事俱備，連東風(fēng)都不用，直接上"鏈?zhǔn)椒磻?yīng)"，愛(ài)因斯坦騎單車(chē)圖來(lái)一個(gè)。

所以，絕大多數(shù)單體電池都是被帶節(jié)奏給帶起來(lái)的，別睡了起來(lái)嗨，來(lái)一曲《愛(ài)的供"氧"》，沒(méi)多久就嗨過(guò)頭了，TR王炸，天地滅。

9

土法改裝

目前多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)改裝都不屬于"汽車(chē)改裝"，應(yīng)該屬于最low的"汽車(chē)化妝"，不動(dòng)電氣線路的話影響不大，只是風(fēng)阻更大些、續(xù)航更低些而已，基本無(wú)公害。

最麻煩的土法改裝是PHEV插電式混合動(dòng)力車(chē)型"慢充改快充"，這草根改裝法的原理是利用機(jī)艙內(nèi)電控器接口接入動(dòng)能回收系統(tǒng)，用全車(chē)唯一大功率的動(dòng)能回收線路進(jìn)行快充，最高可以改到30kW充電功率。

無(wú)論動(dòng)力電池是否有快充能力，其實(shí)都具備高倍率充放電的能力，只是受損狀況是不明晰的，本身有快充能力的電池可以更多次地快充快放，本身無(wú)快充能力的電池只能"折壽"……

說(shuō)動(dòng)能回收系統(tǒng)的充電倍率只有3C左右，理論上不會(huì)對(duì)PHEV動(dòng)力電池造成太大的傷害，但若動(dòng)力電池本身就沒(méi)做太多冷卻優(yōu)化，長(zhǎng)時(shí)間大功率充電也會(huì)有熱失控自燃風(fēng)險(xiǎn)的，工程師在做初始標(biāo)定的時(shí)候根本就沒(méi)想過(guò)車(chē)主要開(kāi)車(chē)"連續(xù)下坡1.5小時(shí)"。當(dāng)然，目前PHEV改快充之后都是著車(chē)充電的，液冷系統(tǒng)循環(huán)會(huì)跑起來(lái)，熱失控的可能性比較低，但若遇上風(fēng)冷系統(tǒng)，這一臺(tái)靜止的車(chē)就有風(fēng)險(xiǎn)了，而且保險(xiǎn)對(duì)這種土法改裝還是大額免賠的。