丶倪少聰
文| 騰馬丁博士
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兩天內連續發生兩起起火事件，把電動汽車的安全性問題再一次推到了風口浪尖。
4月22日下午，西安蔚來授權服務中心一輛正在維修中的ES8發生燃燒，根據網上流傳的圖片顯示，該輛ES8損毀非常嚴重，車架幾乎燃燒殆盡。
而就在前一天，4月21日20:15，上海一輛特斯拉Model S自燃起火。地下車庫監控錄像顯示，該輛Model S在沒有碰撞的情況下突然自燃，並波及同一車庫的其他車輛。
電動車頻繁起火，誰之過？
電池是原罪？
“鋰離子技術使智能手機和筆記本電腦成為可能。與其他電池相比，它們具有迄今為止最高的能量密度。”
鋰電池，首先在90年代初索尼公司在攝像機內得到商業化應用，隨後迅速在全球範圍內獲得成功。今天，這種電池搭載在數以億計的智能手機和筆記本電腦上，甚至作為動力源應用在在電動汽車和飛機上。
但另一方面，鋰電池的安全性似乎從未停止討論。就三星來說，近幾年便頻繁出現手機自燃、爆炸或因有自燃風險而召回的事件。公開資料顯示，2018年11月23日，廣州機主回先生起訴note7炸機，一度引發關注；2017年3月9日凌晨4時，馮玲玲將其購買的三星手機放在床邊充電時，手機電池突然爆炸，導致其5歲的小女兒臉部、手部被炸傷。經鑑定，其小女兒的燒傷屬八級傷殘。
（三星Galaxy Note9起火）
電動汽車的類似事故更加嚴峻。
據不完全統計，全國2018年已發生的電動汽車起火事件超過40起，車輛涵蓋乘用車、公交車、物流車等不同車型，僅在深圳市就發生8起新能源物流車自燃事故。
單就特斯拉一個品牌而言，自2013年Model S在美國西雅圖南部的公路發生車禍起火後至今，已大約發生50起因行駛、碰撞和充電導致的燃燒、自燃及爆炸事故。
在這些案件中，鋰電池或為罪魁禍首。
鋰電池由正極材料，負極材料和電解液組成，而這幾部分的熱穩定性，直接影響著電芯發生熱失控的可能性。
以正極材料熱穩定性的影響因素為例，當前應用廣泛的鋰電池正極材料，都是鋰的化合物。磷酸鐵鋰，錳酸鋰和三元鋰，一般而言，三者的安全性是從高到低排列的。
研究認為，鋰的化合物分子式中，鋰的含量越高，其熱穩定性就越差，開始與電解液反應的溫度就越低。有個定量的比較，分子式中各個原子的比例係數，當鋰的係數是0.25時，其反應溫度為230℃；如果這個數值變成1，其起始反應溫度就變成了170℃。
老化也會帶來熱失控。比如，負極SEI膜結構老化，出現破損，引發自生熱過程；負極鋰枝晶堆積，造成內短路或者遇到高溫環境與電解液激烈反應。老化帶來的內阻上升，使得熱積累出現的概率上升。總地來說，老化與熱失控風險存在正相關性。
豐田對電池事故做過一個總結，過充、外短路、碰撞、內短路等因素是發生事故的四大源頭，其中“過充”首當其衝。
有研究者認為，在過充條件下的熱失控發生溫度，取決於正極材料失去過多的鋰離子以後，其結構的穩定性；也有研究指出，過多的鋰單質無法嵌入負極而沉積在負極表面，鋰枝晶不斷生長，一方面刺破隔膜造成局部短路，另一方面鋰單質與電解液發生反應，放出大量的熱。
原國家863電動車重大專項動力電池測試中心主任王子冬曾指出：“大部分著火是在充電過程中，或者剛剛結束充電後。在充電過程中會將許多隱患放大，導致事故。”
據悉，篇首自燃的特斯拉Model S發生事故前就剛剛完成充電。
技術與品控，誰最該背鍋？
電動車扎堆起火，是不是車企在技術路徑的選擇上出了問題？
以前面提到的特斯拉Model S與蔚來ES8起火為例，兩輛車就分別採用不同種類的鋰電池——松下鈷酸鋰電池與寧德時代三元鋰電池。
其中，鈷酸鋰電池一直用於筆記本電腦，難登電動汽車的”大雅之堂”，而特斯拉是第一個在汽車上使用鈷酸鋰電池的企業。這種電池雖然技術較為成熟，功率高、能量密度大、一致性較高，但安全係數較低，熱特性和電特性較差，成本也相對較高。
而三元鋰電池就顯得更加“激進”。“三元”是指三元材料指的是Ni、Co、Mn或Ni、Co、Al三種金屬元素為核心元素的正極材料。三元電池能量密度、循環壽命、低溫性能等方面佔優勢，但是在穩定性以及成本上相對劣勢。此外，三元鋰電池大功率充放電後溫度急劇升高，高溫後釋放氧氣極更容易發生燃燒。
這裡不得不提另一個主角——磷酸鐵鋰電池。相比之下，磷酸鐵鋰電池不含鈷等貴重元素，原料價格低，磷、鐵的資源含量豐富。其工作電壓適中（3.2V）、單位重量下電容量大（170mAh/g）、高放電功率、可快速充電且循環壽命長，在高溫與高熱環境下的穩定性高，安全性更好。
新能源汽車市場上，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池平分秋色，三元鋰似乎更是乘用車的趨勢。補貼退坡的背景下，政府對電動車的能量密度和續航等指標門檻提升，導致車企更加傾向於潛力較高、但穩定性較差的三元鋰電池，就連磷酸鐵鋰的“鐵粉”畢業第也開始動搖。
根據乘聯會披露，2016-2019年三元鋰的佔比從69%上升到78%。2019年1—3月三元鋰裝車數佔比上升到86%。而磷酸鐵鋰的佔比逐步下降，2018年裝車數下降到19%。2019年1-3月磷酸鐵鋰裝車臺數下降到8%。
但是，技術路徑並不能算是電動車起火的直接原因。鈷酸鋰電池、三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池所在的電動汽車都有過起火的公開記錄。
業內專家表示，電動汽車事故頻發的現象，折射出整車廠與電池廠對產品的質量和安全的重視程度還遠遠不夠，行業仍處於野蠻增長的狀態。
“電動汽車自燃事故不應該由三元鋰電池來背鍋，發生起火事故與電池的技術路線選擇並沒有直接關係，磷酸鐵鋰電池如果沒有控制好也一樣會出問題。”
有業內人士透露，動力電池企業和電動車企不重視安全，為了降低成本，對電芯品控不嚴、BMS設計要求太低、沒有對動力電池包足夠的安全設計保護，沒有充分驗證情況下就批量供貨，這些才是安全隱患的直接原因。
無論如何，行業的“大躍進”式發展將埋下安全隱患。車圖騰簡單做了一個統計，從2012年至2018年，中國新能源汽車銷量分別為1.2萬輛、1.76萬輛、7.47萬輛和33.1萬輛、50.7萬輛、77.7萬輛和101萬輛。這意味著7年內銷量增幅高達100倍。
正如國家科技成果轉化基金新能源汽車創業投資子基金合夥人兼總裁方建華說的那樣：“現在整個行業有點急功近利，違背技術進步的規律發展是不可取的，尤其是整車廠應該深思。”
車圖騰
新能源汽車，主要拿純電動汽車來分析，起火的核心問題還是電池本身發熱出去控制引起的起火和爆炸造成整車起火了，因為沒有汽油這些燃料，即使外部電路短路了，整車燒起來的可能性也不大，請關注：容濟點火器
一種情況是在充電時候發生的起火，充電時候，本身會電流比較大，充電器如果控制不好，可能會造成電壓電流波動，發熱厲害造成溫升起火。而新能源汽車雖然有BMS之類的控制系統，但是因為電芯不一致性，對SOC這些剩餘的電量估算不足，這種情況會造成過充。過充會直接造成正極材料裡邊剩下的鋰原子減少，電池容量用久減少，而在負極，鋰原子會飽和，會堆積在負極材料的表面上，堆積成樹枝形狀的結晶體。時間長了，結晶體會讓隔膜穿破，引起正負極直接短路，這樣大量發熱升溫，而電解液這些材料破裂了，會產生大量氣體，產生燃燒爆炸。
在碰撞時候，電池變形，互相擠壓，同樣會破裂和短路，造成溫升起火，而且三元材料在高溫時候可以釋放了生態氧，和裡邊的氣體直接燃燒反應引起爆炸。
如果車子設計絕緣不好，電池箱裡邊可能會進水，直接引起短路後發熱升溫起火。
另外一種情況是，車企跑了很長一段路，電池散熱設計不好，停車後，停掉了散熱系統，這樣電池溫度過高引起問題。
容濟點火器
我覺得最大是新能源動力技術方面，目前有電池技術的基本上只有比亞迪，其他新能源汽車的電池都是寧德時代，這個會受制於人，應該往多個層次發展新能源，比如學習豐田的氫能源汽車。現在自主的新能源基本上都是電池動力，大部分的品牌都開始在外形和內飾上下功夫，不注重核心技術研究。
