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新能源車(chē)主都在關(guān)注的公眾號(hào)

昨天一天基本都被特斯拉自燃的新聞刷了屏。由于有視頻有真相，這次自燃過(guò)程被地下車(chē)庫(kù)的監(jiān)控全部拍了下來(lái)，并被互聯(lián)網(wǎng)大肆傳播，讓很多用戶(hù)親眼得見(jiàn)電動(dòng)汽車(chē)自燃的恐怖現(xiàn)場(chǎng)。

從開(kāi)始冒白煙到整車(chē)發(fā)生劇烈燃燒只用了短短幾秒鐘。如果說(shuō)燃油車(chē)的燃燒必須在萌芽狀態(tài)用滅火器滅火的話(huà)，滅火器對(duì)于電動(dòng)車(chē)的自燃幾乎起不到任何作用。因?yàn)樗娜紵俣葘?shí)在太快了，瞬間就能形成一個(gè)大火球并且殃及旁邊的車(chē)輛、引發(fā)連環(huán)燃燒。

那么，為什么特斯拉在靜止停放時(shí)會(huì)無(wú)緣無(wú)故的自燃呢？其它品牌的電動(dòng)車(chē)是否也存在這樣的隱患？本期來(lái)為大家解讀。

▲事件發(fā)生于上周日晚間八點(diǎn)一刻左右

雖然此次自燃事故的原因還在調(diào)查中，但有幾點(diǎn)可以確定：

1：車(chē)輛為靜止停放狀態(tài)，沒(méi)受外力沖擊

2：從外形能夠分辨出自燃車(chē)輛為一老款特斯拉 Model S，應(yīng)該有一些使用年份了

3：車(chē)輛并沒(méi)有充電，也沒(méi)有啟動(dòng)

雖然特斯拉這些年在全球各地發(fā)生過(guò)不少自燃事故，但要么是因?yàn)槭鹿拾l(fā)生撞擊所致，要么是在充電過(guò)程中發(fā)生燃燒。此次因?yàn)殪o止停放導(dǎo)致的自燃雖然很罕見(jiàn)，但在國(guó)外卻也曾發(fā)生過(guò)。我們可以結(jié)合三元鋰電池的原理特性和國(guó)外的案例來(lái)分析一下，有可能導(dǎo)致靜止停放自燃的安全隱患是什么。

三元鋰電池的三種技術(shù)路線(xiàn)

由于三元鋰電池的能量密度比較高，所以目前純電動(dòng)乘用車(chē)，特別是對(duì)續(xù)航里程要求頗高的純電動(dòng)車(chē)都會(huì)采用三元鋰電池的技術(shù)方案。與磷酸鐵鋰電池相比，三元鋰的優(yōu)勢(shì)是能量密度高、功率密度高、無(wú)記憶效應(yīng)。

缺點(diǎn)是容易在發(fā)生劇烈撞擊的時(shí)候引發(fā)自燃或爆炸，性能不是很穩(wěn)定。當(dāng)電芯單體溫度上升到 150-200 度就會(huì)發(fā)生熱失控，產(chǎn)生高溫會(huì)瞬間引燃模組內(nèi)其它電芯，變成不可逆轉(zhuǎn)的連鎖反應(yīng)。

三元鋰電池按照其封裝方式分成三種：圓柱形、方格型和軟包形。老款特斯拉 Model S 上采用的就是 18650 圓柱形三元鋰電池。其中 18 代表電芯單體直徑為 18 毫米，65 代表長(zhǎng)度為 65 毫米，0 表示圓柱形。

這種電池最早大規(guī)模應(yīng)用在筆記本電腦上。由于筆記本電腦屬于消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品，無(wú)論是溫度的適應(yīng)性還是耐沖擊性，其實(shí)都達(dá)不到車(chē)規(guī)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。特斯拉當(dāng)年研發(fā) Model S 的時(shí)候因?yàn)橘I(mǎi)不到更適合用于汽車(chē)的車(chē)規(guī)級(jí)電池，所以采用了性能不夠穩(wěn)定的 18650 三元鋰電池，為了讓電池在合適的環(huán)境下工作還為其設(shè)計(jì)了一套水冷恒溫系統(tǒng)以及專(zhuān)門(mén)的 BMS 電池管理程序進(jìn)行充放電管理。

▲3種電芯的大體形態(tài)結(jié)構(gòu)

圓柱型的電池由于有著一致性的外形尺寸，通過(guò)把正負(fù)電極和隔膜卷入其中進(jìn)行封裝，可以很容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模批量化生產(chǎn)。圓柱形電池外殼多數(shù)是由不銹鋼制成的，有著很好的強(qiáng)度和耐腐蝕性。

但不銹鋼的缺點(diǎn)是沒(méi)有韌性，一旦電池內(nèi)部發(fā)生短路就會(huì)釋放出氣體，采用不銹鋼外殼的圓柱形 18650 電池在內(nèi)部產(chǎn)生氣體之后就會(huì)從泄壓閥泄壓，電解液也會(huì)從電芯體內(nèi)泄出，電解液一旦接觸到電路板就會(huì)腐蝕電路，進(jìn)一步形成電氣系統(tǒng)短路導(dǎo)致自燃。

 

什么情況容易發(fā)生電芯內(nèi)部短路？

每一個(gè) 18650 電芯都是由4種主要材料構(gòu)成，分別為：正極、負(fù)級(jí)、隔膜、電解液。隔膜在電芯當(dāng)中起著至關(guān)重要的所用。它必須能夠阻斷電子的運(yùn)動(dòng)（絕緣），又要能夠讓電解液順利通過(guò)。一旦隔膜穿孔失效，就會(huì)導(dǎo)致電芯內(nèi)部正負(fù)級(jí)短路，從而瞬間釋放出大量氣體和熱量引發(fā)連鎖反應(yīng)。

這就是為什么很多自燃都發(fā)生在車(chē)輛碰撞事故之后，因?yàn)殡娦驹谕饬Φ臄D壓作用下會(huì)因?yàn)樽冃螌?dǎo)致隔膜被刺穿。所以為了驗(yàn)證三元鋰電池的安全性，無(wú)論哪種技術(shù)路線(xiàn)的電池都需要經(jīng)過(guò)穿刺實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

還有一種情況會(huì)導(dǎo)致隔膜刺穿，就是在多次充放電之后，電芯負(fù)級(jí)表面會(huì)形成鋰枝晶。鋰枝晶是在充電過(guò)程中鋰離子還原時(shí)形成的樹(shù)枝狀金屬鋰。隨著電池充放電次數(shù)的增加，鋰枝晶會(huì)緩慢生長(zhǎng)，直到破壞隔膜導(dǎo)致鋰電池內(nèi)部短路釋放出大量熱量，引發(fā)整車(chē)瞬間燃燒。

所以，結(jié)合此次自燃的特斯拉事故車(chē)分析，本身為一臺(tái)老款的 Model S 應(yīng)當(dāng)已經(jīng)有了一定的使用年份。加上之前如果車(chē)主在使用過(guò)程中經(jīng)常使用超級(jí)充電站進(jìn)行大功率快充也會(huì)進(jìn)一步縮短電芯的使用壽命，導(dǎo)致鋰枝晶大量生長(zhǎng)。當(dāng)然，這種情況更容易發(fā)生在充電過(guò)程當(dāng)中的自燃。按照國(guó)外一些特斯拉靜止停放自燃的案例來(lái)看，也不排除是因?yàn)殡娦就鈿こＤ瓯浑娊庖焊g，老化產(chǎn)生了電解液泄露。泄露的電解液滲入到電路當(dāng)中引發(fā)電路腐蝕最終導(dǎo)致自燃。

▲本文截稿時(shí)的最新信息：車(chē)主車(chē)輛停放前不久剛進(jìn)行過(guò)超充

結(jié)論

三元鋰電池其實(shí)是一種非常危險(xiǎn)的能量存儲(chǔ)方案，這也是為什么國(guó)內(nèi)只有在非常注重能量密度的乘用車(chē)上才大規(guī)模采用三元鋰（也可能是特斯拉帶了個(gè)頭），而更加注重安全性的客車(chē)，仍然在堅(jiān)持使用磷酸鐵鋰的原因。

雖然能量密度相比三元鋰沒(méi)有太大優(yōu)勢(shì)，但其安全性要高得多，無(wú)論是燃點(diǎn)還是防穿刺性能都要優(yōu)于三元鋰電池。

當(dāng)然，各大乘用車(chē)企不約而同的使用三元鋰電池也跟政策要求有關(guān)。雖然政策沒(méi)有要求企業(yè)必須使用三元鋰電池方案，但政策對(duì)能量密度是有明確要求的，所以各大車(chē)企紛紛選擇能量密度更大的三元鋰電池作為儲(chǔ)能解決方案，目的是為了拿到各種補(bǔ)貼和優(yōu)惠政策。就連掌握磷酸鐵鋰核心技術(shù)的比亞迪也開(kāi)始在乘用車(chē)上大規(guī)模使用三元鋰電池了。

當(dāng)然，并不是說(shuō)三元鋰電池時(shí)刻都是定時(shí)炸彈。只要廠(chǎng)商生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)，用戶(hù)日常使用得當(dāng)，總的來(lái)說(shuō)還是很安全的。比如減少使用超級(jí)充電或者快充的次數(shù)，因?yàn)檫@樣做很容易導(dǎo)致電池壽命下降且不可逆。

在用車(chē)過(guò)程中不要太過(guò)頻繁的持續(xù)大功率放電（比如跑賽道或長(zhǎng)時(shí)間接近極速高速行駛），大功率的充放電都會(huì)導(dǎo)致電池壽命過(guò)快衰減。有條件的用戶(hù)一定要經(jīng)常使用慢充才能獲得更加穩(wěn)定的電池性能。

另外，同樣為三元鋰電池，軟包技術(shù)方案的電池相比圓柱形電池，其外部形態(tài)可變（內(nèi)部產(chǎn)生氣體時(shí)會(huì)鼓起），某種程度來(lái)說(shuō)性能更穩(wěn)定更安全。