新能源汽車蓬勃發展的這十年，逐漸變大的基數帶來了更多新能源汽車著火事故被報道出來，新能源汽車安全形勢日趨嚴峻。

真問真答：平時停車，你會刻意停得離新能源車遠一點嗎？

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

新能源汽車自燃事故總能成為頭條

2013年10月，一臺特斯拉ModelS蹭底之后，車載系統發出警告（蹭底后45-60秒），車主及時逃離（再過數秒），車子很快就燒沒了（離車120秒后），特斯拉股價跌6%（這時抄底特斯拉美股特別爽）。

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

筆者同事買了一臺蔚來ES6，隔壁車位的業主擔心自燃，"疑似"動用私人關系讓片區警察上門進行處分（此警察宣稱全廣州市都不允許裝地庫充電樁）并強制要求拆卸，后因現場視頻素材被網絡曝光，"疑似"不正當動用關系的隔壁車位業主才終于消停。

我們可以說某些群眾是愚昧的，某些公仆是可以被XX的，但事情根本原因依然是消費者對新能源車（準確來說是動力電池）的不信任。

電池是一個比較復雜的儲能裝置，筆者最近想到一個類比，就是大家小時候用的鍍銀保溫瓶，類比如下：

1、保溫瓶里頭的水有很多能量，我們看作是電能。

2、保溫瓶可以反復填充和使用，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、保溫瓶內膽只要碎一個口就會整體毀滅，電池燒一個就很容易火燒連營，損控很難做。

5、保溫瓶和電池的工業化制造都是很精密的（對應各自時代的工業水平），保溫瓶一開始很貴，宋代皇帝賜給公主的嫁妝就是保溫瓶（民族愛瓶傳統），后來大幅降價飛入百姓家，電池也是如此。

6、保溫瓶會自放熱，保溫時長有限，電池也有自放電率。

電池熱失控（ThermalRunaway），造成的破壞將是毀滅性的。根據清華大學動力工程及工程熱物理學博士@姚昌晟老師的描述：由100節帶電量100Ah的電芯組成的電池組，失控能量達到240000000J，合57公斤TNT炸藥。所以一旦我們說電池"TR"了，基本上就可以貼這張圖了。

正因為對新能源車這種新鮮事物的抗拒（人之常情）、媒體/自媒體只愛報道新能源車自燃（汽柴油車自燃成不了新聞熱點）、好事不出門壞事行千里（完全不懂新能源車的大叔大媽的茶余飯后話題）、動力電池技術的確不夠爭氣（客觀事實），新能源車才會成為眾矢之的。

不過，大家大可不必過分擔心，新能源乘用車的著火率正在逐年降低，2019年是萬分之0.38，2020年是萬分之0.18。此外還有兩個要點要提的：商用車的標準更低，質量更差，電池總能量更高，燒起來更可怕；新能源累計產量不足5萬輛的小車企（按接入車輛計算），著火率是超過10萬輛的大車企之5倍。

電池熱失控的機理

六成新能源車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%左右是因為行駛事故中的撞擊。

熱失控的機理（學界一般稱為"濫用"）可分為物理和電化學兩大方向，為了讓讀者更好理解，筆者把它分得更細一些：

1

穿刺

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

穿刺的機理是內部短路，這種情形就像潛水艇在水下被物理擊穿，除了全員殉國之外就沒啥其他可能性了。

自2021年1月1日實施的動力電池安全新國標GB38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》，并未引入穿刺試驗，現有的試驗則分為幾類，其中電池單體進行過放電、過充電、外部短路、加熱、溫度循環、擠壓試驗，電池包或系統進行振動、模擬碰撞、擠壓、濕熱循環、浸水、熱穩定性、溫度沖擊、鹽霧、高海拔、過溫保護、過流保護、外部短路保護、過充電保護過放電保護試驗。

雖然怎么都找不著穿刺試驗，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，最終沒起火，只是煮熟了雞蛋。被打臉的寧德時代此后也發布了新款的安全電池，聲稱"只冒煙不起火"。

這種有益車主安全的軍備競賽多多益善。

2

內部短路與鋰枝晶

內部短路很好理解，就是單體電池里頭的正負極短接了，相當于毀了。毀了也分為快速毀了和慢性毀了兩種，穿刺其實是內部短路當中的快速毀了，最兇險的一種，立即有報應，直接毀所有。

慢性毀了的內部短路就要提到最近兩年我們才更多談起的"鋰枝晶"，其實這個問題已經困擾電池界數十年了，關于它在鋰離子電池中的形成原因，筆者分幾步講講：

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

2、SEI功勞這么大，結果就是有一種叫"鋰枝晶"的東西要毀掉它。當鋰離子在負極表面不均勻沉積就會成為鋰枝晶的反動小團體（析鋰效應LiPlating造成的鋰轉化Conversion），最可怕的是它還會繼續不均勻生長下去，變得更長、更粗、更尖，"雨后春筍"一般。

3、當春筍長到一定程度，就會自然收割（靠近負極部位溶解），鋰枝晶脫離電極，成為失去電化學活性的"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。最無語的是這些鋰枝晶還會刺破電池SEI隔膜（有學說否定這個說法），內部絕緣狀態被打破，內部短路，自燃，釋放小宇宙，進而火燒連營。

P.S.鋰枝晶生長的速度與Li+偏移速度正相關，所以快充更容易生成鋰枝晶，電池循環次數多則有更多鋰枝晶（老舊電動車更容易自燃）。

P.S.鋰枝晶是一個很大的話題，之后再另辟長文展開，夏至前寫出來（反正我又沒承諾哪一年夏至），保證不太監。

3

快充

快充之所以快，就是強行使鋰離子快速從正極嵌出并嵌入負極，增大鋰離子的流量與速度。強扭的瓜不甜，快充會影響SEI的穩定性，還會在短時間內帶來比較大的發熱量，發熱也不均勻。

這時候我們要提一下電池領域的三個溫度：T1自生熱起始溫度、T2熱失控引發溫度、T3熱失控最高溫度。T2是一個很關鍵的溫度，其機理在學界還沒研究透徹（摘自歐陽明高院士演講稿）。

當然，因為有冷卻系統的存在（風冷或者液冷），且電池換能效率特別高（熱效率高于95%不少，不像內燃機那么弱雞），電池沒那么容易到達T2。

這時候最魔幻的事情來了：析鋰效應可以大幅度降低T2。

配合"快充讓電池發熱量高且不均勻"這一條，電池內部一不小心到達T2熱失控引發溫度，完犢子了。

4

過充電

充電過程中，Li+從正極化合物脫出到達負極晶格，正極處于高電位的貧鋰態，負極處于低電位的富鋰態。為了平衡電荷，相同數量的e-從負極脫出，嵌入正極。放電過程，反推即可。

如果過充電（overcharge，充滿了還繼續充），就會有過量的Li+嵌入負極，正極則因為Li+的過度脫嵌導致結構崩塌（發熱+氧釋放），氧氣的釋放還會進一步造成電解質分解，電池內部壓力增加，熱失控風險大增。

小時候玩四驅車的時候，多數小朋友都會選擇過充電，以此獲得更好的比賽成績。只是過充電之后，鎳氫電池的內部結構會崩塌，最終"爆漿"。

另有研究表明，過放電過程中負極的溫度始終高于正極，當內部短路出現時，熱量在繞卷中積聚，進而增加熱失控風險。

5

過放電

很多朋友應該遇到過，智能手機和筆記本電腦的鋰離子電池用到3-7%左右，系統會自動關機/進入待機狀態。這是系統在防止電池過放電（overdischarge，低于門限電壓繼續放電）。

如果過放電發生得過于劇烈，最低電壓的那節電池就會發生"反極"（類比成泰國變性？），這節最弱小無助的電池會被其他串聯電池進行反向充電，電壓是負值，活性物質結構崩塌，等效成一個電阻，異常發熱，GameOver。

6

振動/擠壓/碰撞/火燒等

這里統一說四種類型的濫用，都是外部環境給電池包的物理攻擊，以下描述一下GB38031-2020會對受測試電池包做什么：

1、振動：SOC50%以上，根據標準頻率在x、y、z方向各振動1小時，模擬車輛顛簸。

2、擠壓：測試方式是擠壓整體尺寸的30%，模擬車輛被受力擠壓。

3、碰撞：整車質量3.5噸一下的受測試對象，x方向加速度最大28g，y方向最大15g，模擬車輛被碰撞。

4、火燒：0℃下，用汽油火盤給預熱60秒、直接燒70秒、隔著耐火隔板燒70秒（或繼續直接燒60秒）、靜置觀察2小時，模擬車輛被火燒。

以上四種工況，都是行車途中可能遇到的，其中車輛顛簸最常見，如果電池本身機械性能太菜，或者模組造得不結實，均有一定風險，當然這種可能性很低，之前有新能源車因線束固定不牢固被回收也不是電池包內部線束。

擠壓、碰撞、火燒都是車輛碰撞中可能衍生的濫用，有可能造成電池結構崩塌、SEI膜撕裂、電解液泄露、內部短路等問題。

7

外部短路

初中時候我們學過外部短路，正負極在電阻非常小的情況下連接成通路，因為I=U/R，所以電流過大，熱量過多，電池受損。平時我們手握5號電池正負極，電池不會因此完蛋，是因為人體電阻有100000Ω那么大。

在國標的試驗中，電池要在僅僅5mΩ的外部線路中短路10min，通過了才能上市銷售。

造成外部短路的原因有很多，除了剛剛說到的碰撞，還有導體污染、浸水等。其中浸水是個很大的問題，2012年美國Fisker有16倆Karma就是因為在紐瓦克港被颶風Sandy次生的海水倒灌淹到了頂，隨后自燃成了廢鐵。誰說水火不容的？電池能讓水災轉身變火災……

浸水還會讓BMS失效，電控失效之后，就如航母被打掉了艦島，接下來發什么神經你也別太驚訝，一切皆有可能。

外部短路的禍首是熱量，所以在達到T2之前掐掉短路，或許還有得一救。如果是電動自行車雨天在外充電起火，那還是別去救了，趕緊拉閘、滅火、報警、逃離，惹不起惹不起。

電動汽車的絕緣和BMS做得好很多，雨天充電沒啥問題，別讓充電插頭灌了水就行。目前大廠家的電池包都有IP67防護等級，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，電池包不進水，其他零部件泡了這么臟的水也是不行的，車況會迅速老化。

所以那些自以為是開上了電動汽車就可以隨意涉水不怕熄火的朋友，下次請悠著點了。

8

鏈式反應

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，在每個單體電池里面都有還原劑和氧化劑，萬事俱備，連東風都不用，直接上"鏈式反應"，愛因斯坦騎單車圖來一個。

所以，絕大多數單體電池都是被帶節奏給帶起來的，別睡了起來嗨，來一曲《愛的供"氧"》，沒多久就嗨過頭了，TR王炸，天地滅。

9

土法改裝

目前多數電動汽車改裝都不屬于"汽車改裝"，應該屬于最low的"汽車化妝"，不動電氣線路的話影響不大，只是風阻更大些、續航更低些而已，基本無公害。

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

無論動力電池是否有快充能力，其實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，本身無快充能力的電池只能"折壽"……

說動能回收系統的充電倍率只有3C左右，理論上不會對PHEV動力電池造成太大的傷害，但若動力電池本身就沒做太多冷卻優化，長時間大功率充電也會有熱失控自燃風險的，工程師在做初始標定的時候根本就沒想過車主要開車"連續下坡1.5小時"。當然，目前PHEV改快充之后都是著車充電的，液冷系統循環會跑起來，熱失控的可能性比較低，但若遇上風冷系統，這一臺靜止的車就有風險了，而且保險對這種土法改裝還是大額免賠的。