今年4月21日，
上海一辆特斯拉在地下车库
发生自燃的新闻引起极大轰动。
（上海特斯拉自燃事件监控，从冒烟到爆燃不足5秒）
而之后蔚来ES8、比亚迪e5
也相继爆出自燃事故，
使电动汽车的发展蒙上阴影。
电动汽车或者说锂电池
真的那么不安全吗？
世界上最早的电池诞生于18世纪末，
经过200多年的发展，
如今的电池家族已经十分庞大。
直到今天，
镍铁电池依然是现有电池体系中
最为环保和安全的长寿命电池。
1910年-1959年之间曾风靡一时，
被广泛应用于牵引机车等领域。
（常见的可充电电池分类）
不过由于镍铁电池体积大、重量重、
维护烦琐、低温性差，
再加上人们环保意识淡薄，
很快就被后来出现的铅酸电池和锂电池取代了。
相较于其他几类电池，
锂离子电池虽然价格昂贵，
但能量密度高、功率大、适用面宽等诸多优点
令它成为了消费电子产品、航空产品
以及电动汽车等领域的“新贵”。
特斯拉电动汽车自燃问题出在哪？
易燃部件锂电池！
电动汽车除了动力系统不同外，
车身、底盘、内外饰和低压电器等
都与传统内燃机车型一致。
车内的易燃材料锂电池被引燃
是车辆发生自燃的主要原因。
国外某专业团队曾对
特斯拉Model S的电池总成进行拆解。
根据拆解报告，
一辆Model S电动汽车(85度电版本)
共有7200颗松下18650钴酸锂电池。
若干颗电池组成一块电池包，
若干块电池包组成整辆车的电池总成。
电池总成的表面覆盖着坚固的护板。
我们先来看看一颗锂电池的内部构造——
“正极、负极、电解液、隔膜”
是锂电池的四大关键材料。
（锂电池结构图）
正极由钴酸锂、导电剂、
粘合剂、集体流(铝箔)组成。
负极由石墨、导电剂、增稠剂、
粘结剂、 集流体(铜箔)组成。
电解液是电池中离子传输的载体，
由锂盐和可燃有机溶剂组成。
而隔膜十分关键——
它既要阻隔正负极接触以防短路，
同时又要保证电解液离子能自由通过。
锂电池有三大危险性——
1、锂电池本身就是易燃物！
锂电池里的易燃物主要是电解液，
电解液大多是碳酸二乙酯、
乙醚、碳酸丙烯酯等
沸点较低的可燃有机溶剂。
再加上锂电池热稳定性较差，
在200℃左右的温度下，
就会分解并释放出氧气，
与电解液、碳材料一起一点就着。
2、易燃≠危险，热失控才危险！
（2.6Ah的18650电池热失控瞬间热成像动图）
碰撞、挤压、火烧等不当操作行为，
会导致正负极之间的隔膜破裂，
引发短路，造成热失控。
此外，锂电池过充，
尤其是多次高功率直流快充，
会使得电池内部不断生成锂枝晶，
刺穿隔膜，引发短路，造成热失控。
（超限电流下的锂枝晶生长机制示意图）
业内人士分析猜测，
上海自燃的这辆特斯拉还是蓝牌，
说明是几年前的车子，
自燃原因很有可能是电池过充老化，
导致内部生成锂枝晶，
刺穿隔膜、引发短路。
（上海特斯拉自燃事件监控截图）
3、灭火极其困难！
一颗锂电池被引燃，
很容易引起整个电池组的连锁反应，
干粉、泡沫等灭火剂对它基本无效。
再加上金属锂遇水会反应生成氢气，
用水灭火反而有可能加大火势。
（上海特斯拉自燃事件后的残骸）
在曾发生过的多起电动汽车燃烧事故中，
救援人员往往都是只能等它燃烧殆尽。
锂电池作为一种危险品，
人们能做的就是
通过预防+避险将危险性降到最低。
一方面，通过抑制锂枝晶生长、
控制温度和气压等方式，
降低锂电池发生热失控的概率。
（2018年，中科院郭玉国团队发表了《通过微球结构抑制锂枝晶生长》的最新研究成果）
另一方面，当电池产生明火时，
通过短时间内激活灭火程序、
隔绝不同电池组等方式，
降低险情蔓延速度，延长逃生时间。
（电动汽车锂电池模块的安全防护设计）
其实单从事故记录来看，
燃油车发生自燃的次数更多。
但抛开概率谈安全都是耍流氓，
电动汽车毕竟是新生事物，
统计数据尚不充足，
一些个案并不能完全代表整个行业的安全性。
对于公众来说，
客观认识它，
才有助于新能源车行业的健康发展。
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出品：奇点派、浙江省科学技术协会
作者：高小白、卢怡霖
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参考资料：
[1] 《特斯拉Model S 电池拆解报告》，储能世界（2018）
[2] wwl，《“锂枝晶”说：你真懂我吗？》，能源学人（2018）
[3] 陆思灏，《特斯拉烧完蔚来烧，锂电池真的那么危险？》，踢车帮（2019）
[4]《高速CT技术还原LG 18650电池热失控真相！》，电池中国（2018）
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