新能源汽车为啥老自燃？了解这 9 个原因你也是大神！

新能源汽车蓬勃发展的这十年，逐渐变大的基数带来了更多新能源汽车着火事故被报道出来，新能源汽车安全形势日趋严峻。

真问真答：平时停车，你会刻意停得离新能源车远一点吗？

为何新能源汽车自燃是只薛定谔的猫？本文解答不了所有难题，但可以为你揭开最浅的那层迷雾。

新能源汽车自燃事故总能成为头条

一台特斯拉 Model S 蹭底之后，车载系统发出警告（蹭底后 45-60 秒），车主及时逃离（再过数秒），车子很快就烧没了（离车 120 秒后），特斯拉股价跌 6%（这时抄底特斯拉美股特别爽）。

在新型锂离子电池陆续装备新能源汽车的产业起步阶段，每一次电池自燃事故都能成为海内外新闻热点，对新能源车的不信任从未消停（塞麦尔维斯反射 Semmelweis Reflex），群众抵制的呼声更随着国家推广新能源汽车的热情而变得更加 " 叛逆 "。

小编同事买了一台蔚来 ES6，隔壁车位的业主担心自燃，" 疑似 " 动用私人关系让片区警察上门进行处分（此警察宣称全广州市都不允许装地库充电桩）并强制要求拆卸，后因现场视频素材被网络曝光，" 疑似 " 违法动用关系的隔壁车位业主才终于消停。

我们可以说某些群众是无知的，某些公仆也是不明就里的，但事情根本原因依然是消费者对新能源车（准确来说是动力电池）的不信任。

电池热失控的机理

六成新能源车着火事故是电池本身热失控引起的，三成是充电事故，只有 3.6% 左右是因为行驶事故中的撞击。

热失控的机理（学界一般称为 " 滥用 "）可分为物理和电化学两大方向，为了让读者更好理解，小编把它分得更细一些：

1、穿刺

这是最不讲武德的物理攻击，将一根导体（比如直径 3mm 钢针）插入动力电池中，正负极直接短路，热失控速度超快，几乎是瞬间就开始对外喷射火焰。

穿刺的机理是内部短路，这种情形就像潜水艇在水下被物理击穿，除了全员殉国之外就没啥其他可能性了。

自 2021 年 1 月 1 日实施的动力电池安全新国标 GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》，并未引入穿刺试验，现有的试验则分为几类，其中电池单体进行过放电、过充电、外部短路、加热、温度循环、挤压试验，电池包或系统进行振动、模拟碰撞、挤压、湿热循环、浸水、热稳定性、温度冲击、盐雾、高海拔、过温保护、过流保护、外部短路保护、过充电保护过放电保护试验。

虽然怎么都找不着穿刺试验，但之前就有自媒体给比亚迪磷酸铁锂刀片电池（CTP）做了一个，最终没起火，只是煮熟了鸡蛋。被打脸的宁德时代此后也发布了新款的安全电池，声称 " 只冒烟不起火 "。

这种有益车主安全的军备竞赛多多益善。

2、内部短路与锂枝晶

内部短路很好理解，就是单体电池里头的正负极短接了，相当于自杀。自杀也分为快速自杀和慢性自杀两种，穿刺其实是内部短路当中的快速自杀，最凶险的一种，立即有报应，直接毁所有。

慢性自杀的内部短路就要提到最近两年我们才更多谈起的 " 锂枝晶 "，其实这个问题已经困扰电池界数十年了，关于它在锂离子电池中的形成原因，小编分几步讲讲：

1、液态电解质的锂离子电池在首次充放电时，电极材料和电解液在固液相界面上发生很复杂的反应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层，其中负极上的 SEI 膜（Solid Electrolyte Interphase）对电池的影响更大。这层 SEI 膜具有有机溶剂不溶性，是电子绝缘体所以 e- 过不了，同时是良好的离子导体所以 Li+ 很愉快地过去了。

2、SEI 功劳这么大，结果就是有一种叫 " 锂枝晶 " 的东西要毁掉它。当锂离子在负极表面不均匀沉积就会成为锂枝晶的反动小团体（析锂效应 Li Plating 造成的 锂转化 Conversion），最可怕的是它还会继续不均匀生长下去，变得更长、更粗、更尖，" 雨后春笋 " 一般。

3、当春笋长到一定程度，就会自然收割（靠近负极部位溶解），锂枝晶脱离电极，成为失去电化学活性的 " 死锂 "，电池容量降低。

4、降容还只是最小的事，大不了充电频繁一些。最无语的是这些锂枝晶还会刺破电池 SEI 隔膜（有学说否定这个说法），内部绝缘状态被打破，内部短路，自燃，释放小宇宙，进而火烧连营。

P.S. 锂枝晶生长的速度与 Li+ 偏移速度正相关，所以快充更容易生成锂枝晶，电池循环次数多则有更多锂枝晶（老旧电动车更容易自燃）。

P.S. 锂枝晶是一个很大的话题，之后再另辟长文展开，夏至前写出来（反正我又没承诺哪一年夏至），保证不太监。

3、快充

快充之所以快，就是强行使锂离子快速从正极嵌出并嵌入负极，增大锂离子的流量与速度。强扭的瓜不甜，快充会影响 SEI 的稳定性，还会在短时间内带来比较大的发热量，发热也不均匀。

这时候我们要提一下电池领域的三个温度：T1 自生热起始温度、T2 热失控引发温度、T3 热失控最高温度。T2 是一个很关键的温度，其机理在学界还没研究透彻（摘自欧阳明高院士演讲稿）。

当然，因为有冷却系统的存在（风冷或者液冷），且电池换能效率特别高（热效率高于 95% 不少，不像内燃机那么弱鸡），电池没那么容易到达 T2。

这时候最魔幻的事情来了：析锂效应可以大幅度降低 T2。

配合 " 快充让电池发热量高且不均匀 " 这一条，电池内部一不小心到达 T2 热失控引发温度，完犊子了。

4、过充电

充电过程中，Li+ 从正极化合物脱出到达负极晶格，正极处于高电位的贫锂态，负极处于低电位的富锂态。为了平衡电荷，相同数量的 e- 从负极脱出，嵌入正极。放电过程，反推即可。

如果过充电（over charge，充满了还继续充），就会有过量的 Li+ 嵌入负极，正极则因为 Li+ 的过度脱嵌导致结构崩塌（发热 + 氧释放），氧气的释放还会进一步造成电解质分解，电池内部压力增加，热失控风险大增。

小时候玩四驱车的时候，多数小朋友都会选择过充电，以此获得更好的比赛成绩。只是过充电之后，镍氢电池的内部结构会崩塌，最终 " 爆浆 "。

另有研究表明，过放电过程中负极的温度始终高于正极，当内部短路出现时，热量在绕卷中积聚，进而增加热失控风险。

5、过放电

很多朋友应该遇到过，智能手机和笔记本电脑的锂离子电池用到 3-7% 左右，系统会自动关机 / 进入待机状态。这是系统在防止电池过放电（over discharge，低于门限电压继续放电）。

如果过放电发生得过于剧烈，最低电压的那节电池就会发生 " 反极 "（类比成泰国变性？），这节最弱小无助的电池会被其他串联电池进行反向充电，电压是负值，活性物质结构崩塌，等效成一个电阻，异常发热，Game Over。

6、振动 / 挤压 / 碰撞 / 火烧等

这里统一说四种类型的滥用，都是外部环境给电池包的物理攻击，以下描述一下 GB 38031-2020 会对受测试电池包做什么：

1、振动：SOC 50% 以上，根据标准频率在 x、y、z 方向各振动 1 小时，模拟车辆颠簸。

2、挤压：测试方式是挤压整体尺寸的 30%，模拟车辆被受力挤压。

3、碰撞：整车质量 3.5 吨以下的受测试对象，x 方向加速度最大 28g，y 方向最大 15g，模拟车辆被碰撞。

4、火烧：0 ℃下，用汽油火盘给预热 60 秒、直接烧 70 秒、隔着耐火隔板烧 70 秒（或继续直接烧 60 秒）、静置观察 2 小时，模拟车辆被火烧。

以上四种工况，都是行车途中可能遇到的，其中车辆颠簸最常见，如果电池本身机械性能太菜，或者模组造得不结实，均有一定风险，当然这种可能性很低，之前有新能源车因线束固定不牢固被召回也不是电池包内部线束。

挤压、碰撞、火烧都是车辆碰撞中可能衍生的滥用，有可能造成电池结构崩塌、SEI 膜撕裂、电解液泄露、内部短路等问题。

7、外部短路

初中时候我们学过外部短路，正负极在电阻非常小的情况下连接成通路，因为 I=U/R，所以电流过大，热量过多，电池受损。平时我们手握 5 号电池正负极，电池不会因此完蛋，是因为人体电阻有 100000 Ω 那么大。

在国标的试验中，电池要在仅仅 5m Ω 的外部线路中短路 10min，通过了才能上市销售。

造成外部短路的原因有很多，除了刚刚说到的碰撞，还有导体污染、浸水等。其中浸水是个很大的问题，2012 年美国 Fisker 有 16 俩 Karma 就是因为在纽瓦克港被飓风 Sandy 次生的海水倒灌淹到了顶，随后自燃成了废铁。谁说水火不容的？电池能让水灾转身变火灾……

浸水还会让 BMS 失效，电控失效之后，就如航母被打掉了舰岛，接下来发什么神经你也别太惊讶，一切皆有可能。

外部短路的祸首是热量，所以在达到 T2 之前掐掉短路，或许还有得一救。如果是电动自行车雨天在外充电起火，那还是别去救了，赶紧拉闸、灭火、报警、逃离，惹不起惹不起。

电动汽车的绝缘和 BMS 做得好很多，雨天充电没啥问题，别让充电插头灌了水就行。目前大厂家的电池包都有 IP67 防护等级，7 代表电池包在 1 米深的水里面可以泡 30 分钟不失效，但非常不建议大家拿去涉水，电池包不进水，其他零部件泡了这么脏的水也是不行的，车况会迅速老化。

所以那些自以为是开上了电动汽车就可以随意涉水不怕熄火的朋友，下次请悠着点了。

8、链式反应

单体电池（电芯）热失控并不可怕，可怕的是锂离子是自备燃烧条件的，在每个单体电池里面都有还原剂和氧化剂，万事俱备，连东风都不用，直接上 " 链式应 "，爱因斯坦骑单车图来一个。

所以，绝大多数单体电池都是被带节奏给带起来的，别睡了起来嗨，来一曲《爱的供 " 氧 "》，没多久就嗨过头了，TR 王炸，天地灭。

9、土法改装

目前多数电动汽车改装都不属于 " 汽车改装 "，应该属于最 low 的 " 汽车化妆 "，不动电气线路的话影响不大，只是风阻更大些、续航更低些而已，基本无公害。

最麻烦的土法改装是 PHEV 插电式混合动力车型 " 慢充改快充 "，这草根改装法的原理是利用机舱内电控器接口接入动能回收系统，用全车唯一大功率的动能回收线路进行快充，最高可以改到 30kW 充电功率。

无论动力电池是否有快充能力，其实都具备高倍率充放电的能力，只是受损状况是不明晰的，本身有快充能力的电池可以更多次地快充快放，本身无快充能力的电池只能 " 折寿 " ……

说动能回收系统的充电倍率只有 3C 左右，理论上不会对 PHEV 动力电池造成太大的伤害，但若动力电池本身就没做太多冷却优化，长时间大功率充电也会有热失控自燃风险的，工程师在做初始标定的时候根本就没想过车主要开车 " 连续下坡 1.5 小时 "。当然，目前 PHEV 改快充之后都是着车充电的，液冷系统循环会跑起来，热失控的可能性比较低，但若遇上风冷系统，这一台静止的车就有风险了，而且保险对这种土法改装还是大额免赔的。

为了防止热失控，应该做哪些措施？

包含且不限于：

1、养成良好的充放电习惯

条件允许的话，慢充为主，快充为辅。不过因为很多家庭都没有固定车位和私家充电桩，所以这个理想的模式并不好操作。

当然，快充自燃的概率很低，最损害电池健康的还是过充电与过放电。为了防止过充电，可以自行限定 SOC 不到 100%（之前蔚来就在自燃事故之后限定过 SOC 不能超过 90%）；为了防止过放电，就不要每次都把电量用尽再充。

目前来看，HEV 非插混与 PHEV 插混的自燃事故很少，主要是因为 HEV 和 PEHV 没有续航焦虑，不需要过充，电池不会像涨到快炸的能量包。

2、养成良好的用车习惯

尽量不要魔改，尽量不要涉水，尽量不要暴雨天充电，电池热失控之后赶紧全员跑路并报警，救不回了就别勉强。

3、改良 BMS 与冷却系统

改良 BMS 电池管理策略，尽量避免过充电和过放电，外部短路尽快处理，热失控早期进行预警，热失控后系统自动通知消防和医院（以后或许可以 OTA 成功）。

冷却系统的效率也很重要，风冷廉价但极限低，液冷昂贵但靠谱些。一套好的冷却系统不是在电池热失控时进行损管，而是提供一套 " 让电池始终舒适 " 的温控方案，尽可能延缓锂枝晶生长的速度。

4、改良电池配方

提升正极、负极、电解液、隔膜的热稳定性是很难的事情，特别在高镍 / 低钴无钴配方盛行的时代背景下。高镍意味着高容量（炸弹内馅更丰满），低钴无钴意味着低稳定性，这种正极材料将是目前和将来多年的主流。

更坚韧的 SEI 隔膜，更稳定的固态电解质，这些都是可能实现的解决方案之一。如果能延长热失控的时间，将逃生时间从 2 分钟增加到 30 分钟左右，新能源汽车自燃的致死概率将大幅度降低。

目前最容易实现的方案应该是增加更多阻燃剂或其他辅助剂，让电池配方更加不容易自燃。现在已有厂商宣称造出了 " 只冒烟不自燃 " 的电池，是否真实还得看上车上路后的效果。

动力电池配方们现在很纠结，我们一方面要求它足够活泼，充电速度快、放电功率大；一方面要求它足够淡定，遇到撞击、浸水、加热、过充放都不会热失控。

这很人格分裂好不好。对了，成本还不能高，高了卖不掉。" 我要五彩斑斓的黑色 "，害，一听需求就知道是老甲方了。

5、加强电池包结构

防尘、防水、隔热、阻燃、防呆，这些项目都可以继续加强，但成本和重量可不能无限制加上去。

泄压阀当然还是要有，防止爆炸当然是好事，不过肯定会有副作用，2019 年 4 月上海徐汇区裕德路泰德花苑小区地下车库的 Model S 自燃就对旁边泄压，把旁边的奥迪直接烧透了。

6、监控电池健康状态

新能源车的保养周期比汽柴油车更长，电池健康状态如何一直都是未知数，仅靠车载 BMS 去监控，能做的事情有限。

如果经销商能在车辆保养期间对动力电池进行全面检修，老车老电池自燃的概率会降低。蔚来为代表的换电模式，在电池健康检测方面有天生的优势。

目前六成的热失控都是电池内部崩塌自燃，罪名多数都套给锂枝晶（是否正确还没有定论），所以我们就要监控析锂效应发生的进度，有损的检测方式包括核磁共振波普技术、光学显微镜技术、透射电镜技术等，均需要拆开电池包；无损诊断的方式包括阿伦尼乌斯曲线、内阻－容量曲线等方式。

7、自燃险的条款扩充

如果热失控无法避免，起码得有一个东西兜底，那就是商业保险。

目前中国消费者购买新能源车，保险条款与汽柴油车是一致的，并没有对新能源车主权益进行特定的保护。新能源车的推广是国家意志，未来新能源车必然是主流，保险行业暂时还没跟上节奏。

何时才能开上安全的新能源车？

这个问题很难回答。

就如小编刚刚所言，我们一方面需要车子充电更快、加速更快，一方面需要车子不易自燃，那么动力电池配方不能在你需要它活泼的时候一定不稳重，需要它稳重的时候一定不调皮。就算有解决方案，目前也一定不便宜。

在有限的预算和技术下，我们当前能做的事情是：尽量买大品牌的动力电池和新能源车，不要过充电 / 过放电，不要去涉水。

接下来很长一段时间内，动力电池安全都将是业界最重要的话题（刷续航逐渐成为低级揽客手段），充分竞争下的动力电池行业，会逐渐涌现出一批价格合理的安全电池。

本站声明：本文仅供分享交流；如转载作品侵犯作者署名权，或有其他诸如版权、肖像权、知识产权等方面的伤害，并非本站故意为之，在接到相关权利人通知后将立即加以更正。