【全球车子网 技艺频道】新燃料车子蓬勃进行的这十年，渐渐变大的基数带来了更多新燃料车子着火车祸被报导出去，新燃料车子平安情势日趋严峻。

　　真问真答：平时泊车，你会刻意停得离新燃料车远一丝吗？

　　为什么新燃料车子自己燃烧是只薛定谔的猫？本文解答不了全部困难，但可行为你揭开最浅的那层迷雾。

　　2013年10月，一辆特斯拉Model S蹭底以后，车载体系发出警告（蹭底后45-60秒），汽车主人及时逃离（再过数秒），汽车很快就烧没了（离车120秒后），特斯拉股价跌6%（这时抄底特斯拉美股特别爽）。

　　在新款锂离子电池连续配备新燃料车子的资产起步阶段，每次电池自己燃烧车祸全能成为海表里新闻热点，对新燃料车的不相信从未消停（塞麦尔维斯反射 Se毫米elweis Reflex），群众抵制的呼声更随着国度推广新燃料车子的热情而变得愈加“叛逆”。

　　笔者同事要了一辆蔚来ES6，隔壁车位的业主担忧自己燃烧，“疑似”动用个人关连让片区警察上门发展处分（此警察宣称全广州市都不应允装地库充电桩）并强迫请求拆卸，后因现场视频元素被网站曝光，“疑似”犯法动用关连的隔壁车位业主才终归消停。

　　咱们可行说某些群众是愚昧的，某些公仆是可行被XX的，但事宜基本原因依旧是客户对新燃料车（明确来讲是能源电池）的不相信。

　　电池是一种相比繁杂的储能装置，笔者最近料到一种类比，便是大伙小时刻用的镀银保温瓶，类例如下：

　　1、保温瓶里头的水有好多能量，咱们看作是电能。

　　2、保温瓶可行来回填充和运用，两次电池亦是如许。

　　3、保温瓶和电池都很脆弱，怕冷怕热怕撞怕，还死重。

　　4、保温瓶内胆只需碎一种口就会全体毁灭，电池烧一种就很简单火烧连营，损控不容易做。

　　5、保温瓶和电池的产业化生产皆是很精密的（对应各自时期的产业水准），保温瓶一最初很贵，宋代皇帝赐给公主的嫁妆便是保温瓶（民族爱瓶惯例），后来大幅减价飞入百姓家，电池也是如许。

　　6、保温瓶会自放热，保温时长局限，电池也有自放电率。

　　电池热失控（Thermal Runaway），形成的破坏将是毁灭性的。依据清华大学能源工程及工程热物理学博士 @姚昌晟 老师的描画：由100节带电量100Ah的电芯构成的电池组，失控能量达到240000000J，合57公斤TNT炸药。是以一朝咱们说电池“TR”了，根本上就能贴这张图了。

　　正由于对新燃料车这类新鲜事物的抗拒（人之常情）、媒体/自媒体只爱报导新燃料车自己燃烧（汽柴油车自己燃烧成不了新闻热点）、好事不出门坏事行千里（十足不晓得新燃料车的大叔大妈的茶余饭后话题）、能源电池技艺的确不够争气（客观实是），新燃料车才会成为众矢之的。

　　只是，大伙大可不必过分担忧，新燃料乘用车的着火率正好一年年下降，2019年是万分之0.38，2020年是万分之0.18。另外另有两个重点要提的：营运车的准则更低，品质更差，电池总能量更高，烧起来更可怕；新燃料累计产量不足5万辆的小车企（按接入机动车计算），着火率是超越10万辆的大车企之5倍。

　　六成新燃料车着火车祸是电池自身热失控引起的，三成是充电车祸，唯有3.6%左右是由于行进车祸中的撞击。

　　热失控的机理（学界通常称为“滥用”）可分为物理和电化学两大方向，为了让读者更好了解，笔者把它分得更细少许：

　　这是最不讲武德的物理进击，将一根导体（例如直径3毫米钢针）插入能源电池中，正负极干脆短路，热失控速度超快，差不多是刹那就最初对外喷射火焰。

　　穿刺的机理是里面短路，这类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它可能性了。

　　自2021年1月1日实行的能源电池平安新国标GB 38031-2020《电动车子用能源蓄电池平安请求》，并没有导入穿刺试验，现存的试验则分为几类，此中电池单体发展过放电、过充电、外部短路、加热、温度重复、挤压试验，电池包或体系发展波动、模拟磕碰、挤压、湿热重复、浸水、热稳固性、温度冲撞、盐雾、高海拔、过温庇护、过流庇护、外部短路庇护、过充电庇护过放电庇护试验。

　　尽管怎样都找不着穿刺试验，但此前就有自媒体给比亚迪磷酸铁锂刀片电池（CTP）做了一种，终归没起火，不过煮熟了鸡蛋。被打脸的宁德时期今后也发表了新型的平安电池，声称“只冒烟不起火”。

　　这类有利汽车主人平安的军备竞赛多多益善。

　　里面短路很好了解，便是单体电池里头的正负极短接了，差不多于自杀。自杀也分为迅速自杀和慢性自杀两种，穿刺本来是里面短路中间的迅速自杀，最凶险的一个，立即有报应，干脆毁全部。

　　慢性自杀的里面短路就要提到最近两年咱们才更多谈起的“锂枝晶”，本来这种难题曾经困扰电池界数十年了，对于它在锂离子电池中的造成原因，笔者分几步讲讲：

　　1、液态电解质的锂离子电池在初次充放电时，电极资料和电解液在固液相界面子上产生很繁杂的反映，造成一层掩盖于电极资料外表的钝化层，此中负极上的SEI膜（Solid Electrolyte Interphase）对电池的作用很大。这层SEI膜具备有机溶剂不溶性，是电子绝缘体是以e^-过不了，同一时间是良没有问题离子导体是以Li⁺很愉快地往日了。

　　2、SEI功劳那么大，结果便是有一个叫“锂枝晶”的东西要毁掉它。当锂离子在负极外表不匀称沉积就会成为锂枝晶的反动小集团（析锂效应 Li Plating 形成的 锂转化 Conversion），最可怕的是它还会接着不匀称生长下来，变得更长、更粗、更尖，“雨后春笋”通常。

　　3、当春笋长到必定水平，就会当然收割（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”，电池容量下降。

　　4、降容还不过最小的事，大不了充电频繁少许。最没有语的是这点锂枝晶还会刺破电池SEI隔膜（有学说否定这种说法），里面绝缘状况被打破，里面短路，自己燃烧，解放小宇宙，继而火烧连营。

　　P.S. 锂枝晶生长的速度与Li⁺偏移速度正相干，是以快充更简单生成锂枝晶，电池重复次数多则有更多锂枝晶（陈旧电动车更简单自己燃烧）。

　　P.S. 锂枝晶是一种相当大的话题，以后再另辟长文开展，夏至前写出去（反正咱又没承诺哪一年夏至），确保不太监。

　　快充之是以快，便是强行使锂离子迅速从正极嵌出并镶嵌负极，增大锂离子的流量与速度。强扭的瓜不甜，快充会作用SEI的稳固性，还会在短时间内带来相比大的发热量，发热还不匀称。

　　这时刻咱们要提一下电池范畴的三个温度：T1 自生热起始温度、T2 热失控激发温度、T3热失控最高温度。T2是一种很要害的温度，其机理在学界还没探讨透彻（摘自欧阳明高院士演讲稿）。

　　自然，由于有冷却体系的存留（风冷或许液冷），且电池换能效能特别高（热效能超出95%不少，不像内燃机那末弱鸡），电池没那末简单到达T2。

　　这时刻最魔幻的事宜来了：析锂效应可行大幅度下降T2。

　　匹配“快充让电池发热量高且不匀称”这一条，电池里面一不当心到达T2热失控激发温度，完犊子了。

　　充电进程中，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，镶嵌正极。放电进程，反推即可。

　　假如过充电（over charge，充满了还接着充），就会有过量的Li⁺镶嵌负极，正极则由于Li⁺的过度脱嵌导致构造崩塌（发热+氧解放），氧气的解放还会进一步形成电解质分解，电池里面负担增添，热失控风险大增。

　　小时刻玩四驱车的时刻，多半小友人都会抉择过充电，以此得到更没有问题比赛成绩。不过过充电以后，镍氢电池的里面构造会崩塌，终归“爆浆”。

　　还有探讨表达，过放电进程中负极的温度始终超出正极，当里面短路显露时，热量在绕卷中积聚，继而增添热失控风险。

　　好多友人应当碰到过，智能电话和笔记本电脑的锂离子电池用到3-7%左右，体系会自动关机/映入待机状况。这是体系在防止电池过放电（over discharge，低于门限电压接着放电）。

　　假如过放电产生得过于激烈，最低电压的那节电池就会产生“反极”（类比成泰国变性？），这节最弱小没有助的电池会被其它串联电池发展反向充电，电压是负值，活性物质构造崩塌，等效成一种电阻，反常发热，Game Over。

　　这边同一说四种类别的滥用，皆是外部环境给电池包的物理进击，之下描画一下GB 38031-2020会对受测试电池包做甚么：

　　1、波动：SOC 50%以上，依据准则频次在x、y、z方向各波动1小时，模拟机动车颠簸。

　　2、挤压：测试形式是挤压全体大小的30%，模拟机动车被受力挤压。

　　3、磕碰：全车品质3.5吨一下的受测试对象，x方向提速度第一大28g，y方向第一大15g，模拟机动车被磕碰。

　　4、火烧：0℃下，用石油火盘给预热60秒、干脆烧70秒、隔着耐火隔板烧70秒（或接着干脆烧60秒）、静置观看2小时，模拟机动车被火烧。

　　以上四种工况，皆是驾车途中可能碰到的，此中机动车颠簸最多见，假如电池自身机械功能太菜，或许模组造得不结实，均有必定风险，自然这类可能性很矮，此前有新燃料车因线束固定不夯实被召回还不是电池包里面线束。

　　挤压、磕碰、火烧皆是机动车磕碰中可能衍生的滥用，有可能形成电池构造崩塌、SEI膜撕裂、电解液泄露、里面短路等难题。

　　初中时刻咱们学过外部短路，正负极在电阻十分小的概况下接连成通路，由于I=U/R，是以电流过大，热量过多，电池受损。平时咱们手握5号电池正负极，电池不会因而完蛋，是由于人体电阻有100000Ω那末大。

　　在国标的试验中，电池要在仅仅5mΩ的外部线路中短路10min，经过了才能到市场出售。

　　形成外部短路的原因有好多，除了刚刚讲到的磕碰，另有导体污染、浸水等。此中浸水是个相当大的难题，2012年美国Fisker有16俩Karma便是由于在纽瓦克港被飓风Sandy次生的海水倒灌淹到了顶，随后自己燃烧成了废铁。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，电控失效以后，就如航母被打掉了舰岛，然后发甚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，是以在达到T2此前掐掉短路，也许另有得一救。假如是电动自驾车雨天在外充电起火，那仍是别去救了，赶忙拉闸、灭火、报警、逃离，惹不起惹不起。

　　电动车子的绝缘和BMS做得好好多，雨天充电没啥难题，别让充电插头灌了水就行。日前大厂商的电池包都有IP67防护级别，7代表电池包在1米深的水内部可行泡30分钟不失效，但十分不提议大伙拿去涉水，电池包不进水，其它零部件泡了那么脏的水也是不能的，汽车情况会快速老化。

　　是以那一些自认为是开上了电动车子就能随便涉水不怕熄火的友人，下次请悠着点了。

　　单体电池（电芯）热失控其实不可怕，可怕的是锂离子是自备燃烧要求的，在每个单体电池内部都有还原剂和氧化剂，万事俱备，连东风都不用，干脆上“链式反映”，爱因斯坦骑单车图来一种。

　　是以，绝许多数单体电池皆是被带节拍给带起来的，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。

　　日前多半电动车子改造都不隶属“车子改造”，应当隶属最low的“车子化妆”，不动电气线路的话作用适中，不过风阻很大些、续航更低些罢了，根本没有公害。

　　最麻烦的土法改造是PHEV插电式混合能源车型“慢充改快充”，这草根改造法的原理是应用机舱内电控器接口接入动能回收体系，用整车独一大功率的动能回收线路发展快充，最高可行改到30kW充电功率。

　　不论能源电池能否有快充能力，本来都具有高倍率充放电的能力，不过受损情况是不明晰的，自身有快充能力的电池可行更屡次地快充快放，自身没有快充能力的电池只能“折寿”……

　　说动能回收体系的充电倍率唯有3C左右，理论上不会对PHEV能源电池形成很大的伤害，但若能源电池自身就没做太多冷却改良，长时间大功率充电也会有热失控自己燃烧风险的，工程师在做初始标定的时刻基本就没想过汽车主人要驾车“延续下坡1.5小时”。自然，日前PHEV改快充以后皆是着车充电的，液冷体系重复会跑起来，热失控的可能性相比低，但若遇上风冷体系，这一辆静止的车就有风险了，况且保障对这类土法改造仍是大额免赔的。

　　包涵且不限于：

　　要求应允的话，慢充为主，快充为辅。只是由于好多家族全没有固定车位和私家充电桩，是以这种理想的形式其实不好操作。

　　自然，快充自己燃烧的几率很矮，最损伤电池健康的仍是过充电与过放电。为了防止过充电，可行自行限定SOC不到100%（此前蔚来就在自己燃烧车祸以后限定过SOC不行超越90%）；为了防止过放电，就不需要每一次都把电量用尽再充。

　　日前来看，HEV非插混与PHEV插混的自己燃烧车祸很少，最重要的是由于HEV和PEHV无续航焦虑，不要过充，电池不会像涨到快炸的能量包。

　　尽量不需要魔改，尽量不需要涉水，尽量不需要暴雨天充电，电池热失控以后赶忙全员跑路并报警，救不回了就别勉强。

　　优化BMS电池治理战略，尽量幸免过充电和过放电，外部短路尽快料理，热失控早期发展提前警告，热失控后体系自动通告消防和医院（今后也许可行OTA成功）。

　　冷却体系的效能也很要紧，风冷便宜但极限低，液冷不便宜但靠谱些。一套没有问题冷却体系非是在电池热失控时发展损管，却是提供一套“让电池始终舒适”的温控方案，尽可能减缓锂枝晶生长的速度。

　　提高正极、负极、电解液、隔膜的热稳固性是不容易的事宜，特别在高镍/低钴没有钴配方流行的时期背景下。高镍意指着高容量（炸弹内馅更丰满），低钴没有钴意指着低稳固性，这类正极资料将是日前和将来好几年的主流。

　　更坚韧的SEI隔膜，更稳固的固态电解质，这点皆是可能实现的解决方案之一。假如能延伸热失控的时间，将逃生时间从2分钟增添到30分钟左右，新燃料车子自己燃烧的致死几率将大幅度下降。

　　日前最简单实现的方案应当是增添更多阻燃剂或其它协助剂，让电池配方愈加很难自己燃烧。此刻已有厂家宣称制出了“只冒烟不自己燃烧”的电池，能否真正还得看上车上路后的成果。

　　能源电池配方们此刻很纠结，咱们一方面请求它充足活跃，充电速度快、放电功率大；一方面请求它充足淡定，碰到撞击、浸水、加热、过充放都不会热失控。

　　这很人格断裂好不好。对了，本钱也不能高，高了卖不掉。“咱要五彩斑斓的黑色”，害，一听要求就晓得是老甲方了。

　　防尘、防水、隔热、阻燃、防呆，这点名目都可行接着增强，但本钱和重量可不行没有节制加上去。

　　泄压阀自然仍是要有，防止爆炸自然是好事，只是确信会有副效用，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自己燃烧就对旁边泄压，把旁边的奥迪干脆烧透了。

　　新燃料车的调养周期比汽柴油车更长，电池健康状况如何一直皆是未知数，仅靠车载BMS去监控，能做的事宜局限。

　　假如销售商能在机动车调养时期对能源电池发展周全检修，老车老电池自己燃烧的几率会下降。蔚来为代表的换电形式，在电池健康检验方面有天生的优势。

　　日前六成的热失控皆是电池里面崩塌自己燃烧，罪名多半都套给锂枝晶（能否正确还无定论），是以咱们就要监控析锂效应产生的进度，有损的检验形式包括核磁共振波普技艺、光学显微镜技艺、透射电镜技艺等，均须要拆开电池包；没有损诊断的形式包括阿伦尼乌斯曲线、内阻－容量曲线等形式。

　　假如热失控没有办法幸免，起码得有个东西兜底，那便是商业保障。

　　日前华夏客户购置新燃料车，保障条款与汽柴油车是绝对的，并未对新燃料汽车主人权益发展特定的庇护。新燃料车的推广是国度意志，未来新燃料车势必是主流，保障产业临时还没跟上节拍。

　　这种难题不容易回答。

　　就如笔者刚刚所言，咱们一方面须要汽车充电更快、提速更快，一方面须要汽车不易自己燃烧，那末能源电池配方不行在你须要它活跃的时刻必定不固重，须要它沉稳的时刻必定不调皮。就算有解决方案，日前也必定不廉价。

　　在局限的预算和技艺下，咱们当前能做的事宜是：尽量买大品牌的能源电池和新燃料车，不需要过充电/过放电，不需要去涉水。

　　然后很长一段时间内，能源电池平安都将是业界最要紧的话题（刷续航渐渐成为低级揽客伎俩），充分竞争下的能源电池产业，会渐渐涌现出大批价值合乎道理的平安电池。

（图/文/摄：全球车子网 黄恒乐）