4月21日，在上海徐汇区某小区地下车库，一辆特斯拉Model S自燃并殃及了周边车辆。事件很快引起了广泛关注，截止到志琮写稿时具体原因并未公布，不过从车主个人账号发布的信息中可以初步了解，事情起因很大可能为电池短路。

最终调查结果并未公示前，不应妄下结论，也无法落实责任主体，不过通过这次特斯拉自燃事件，志琮想和大家一起聊一聊动力电池应用现状以及安全问题，毕竟截止到目前，已发生的新能源车起火事件的原因多数都指向了动力电池。

●特斯拉采用什么电池？还有哪些电池？容易起火吗？

此次自燃的特斯拉ModelS采用三元锂电池，那么市面上动力电池都有哪些呢？

如上图所示，动力电池分为铅酸电池、镍氢电池及锂离子电池。现阶段主流动力电池为锂离子电池，在锂离子电池中，根据正极材料的不同，可分为磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、三元电池与钴酸锂电池。目前市面上新能源车基本采用磷酸铁锂电池与三元锂电池。那么这两种又有何差异呢？

三元锂电池最大优势就是能量密度高，换句话说就是相同重量下电池所含能量越大，可以在一定重量限制下提升续航里程。但是缺点是热稳定性不好，耐热极限温度200℃，受碰撞及穿刺后容易燃烧。

磷酸铁锂电池特点正好相反，热稳定性优异，耐热极限温度超过700℃，同样受到碰撞与穿刺，会冒烟但是不会起火。但是缺点就是相比于三元锂电池，能量密度不占优势。

●电池为什么会起火？

以目前主流的锂离子电池为例，锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液构成。放电时，锂离子从负极材料经过电解质嵌入到正极材料中，电子通过外电路形成电流；充电时，锂离子从正极材料通过电解质嵌入到负极材料中。

电池之所以会起火，主要是因为短路，而引起电池短路的原因有三：

①充电尤其是快充时，容易引起短路。快充，顾名思义就是缩短充电时间，加快离子转移速度。速度快会产生更多热量，同时锂离子相互碰撞会析出锂晶枝，过多的锂晶枝积累会导致隔膜被刺破，造成正负极短路，从而发生热失控导致热蔓延。

有人会说不是有电池管理系统BMS来监管吗？没错，BMS在充电时会监控每一个单体电芯的状态，据此来控制充电条件，实现均匀化管理。但是以目前BMS技术水平，要想长时间监管数以千计的电芯，难度可想而知，尤其是当电池使用时间过长，单体电芯差异化很大，BMS失控的几率大大增加。而这一次行业内拥有顶尖BMS管理技术的特斯拉折戟沉沙，初步分析很大可能是超充导致累计的锂晶枝刺破隔膜，引起短路起火并引燃周边电池（车主透露在进入地库前进行超充至80%）。

②受到碰撞后引起短路。

记得由此参加某品牌厂商电动车发布讲解活动时，给我印象最深的不是三电系统，而是位于底盘电池组外侧起到保护作用的铝架。防护架的应用的确能保护低速碰撞时不伤及电池，可是一旦高速发生碰撞，全都无济于事。嵌在底盘中的电池一旦在碰撞中破裂损伤，同样会引起正负极短路而起火。

③长时间浸水引起短路。

虽然电池组采取密封，有一定防水能力，但是达到的安全指标是在合理情况下所设定的，当出现无法预的状况时呢？比如连续暴雨导致积水倒灌入地下车库，在排水设施没发挥作用的情况下，电池长时间浸泡在水里，很大概率会使电池包进水，从而导致电池短路发生自燃。

●为什么安全性低的三元锂电池成为了乘用车市场主流？

了解到三元锂电池与磷酸铁锂电池特性及电池起火原因后，肯定很多人都认为热稳定性更好、安全性更高的磷酸铁锂电池市场占比最多，然而事实并非如此。

根据乘联会发布的相关数据显示，按照装车数量为单位，2018年122万台新能源车辆中，采用三元锂电池作为动力电池的占比为78.3%，而到了2019年1月份，占比上升至87.1%，而磷酸铁锂电池占比仅有10.6%。

按照电池电量为单位，在狭义乘用车领域，2018年1月、2-5月、6-9月和10-12月四个时间段，纯电动车三元锂电池装车量分别为40万度、498万度、781万度和1314万度，占比分别达到81%、88%、83%和90%，而到了2019年1月，纯电动车三元锂电池装车占比升至94%，而磷酸铁锂电池占比仅有5%。在插电混动乘用车市场，三元锂电池的装车占比在2019年1月份高达98%，磷酸铁锂电池仅占1%。

客车市场中，磷酸铁锂电池完全占据主导地位:2018年在纯电动客车领域，磷酸铁锂电池装车占比高达91%，2019年1月这一数字升至95%；同样在插混客车领域，2018年磷酸铁锂电池装车占比达到74%，2019年1月升至78%。

看完了上述市场数据，问题来了：为什么安全性低的三元锂电池在乘用车市场占比如此之大？

答案：政策导向的结果。

2019年3月26日，四部委发布《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》中对纯电动车续航里程、能耗及电池能量密度均提出更高要求。其中对电池能量密度方面，2018年门槛为105Wh/kg，而到2019年提高了19%到达125Wh/kg，获取1倍补贴的标准也由2018年的120-140Wh/kg直接跃到160Wh/kg以上（详见上图）。新政策的推出基本直接宣判磷酸铁锂电池的死刑：更多车企为了达到补贴标准，都采用能量密度更高的三元锂电池，比如比亚迪后来再推出的车型就将之前的磷酸铁锂电池全部替换为三元铁锂电池。为什么新能源客车领域更多采用磷酸铁锂电池呢？答案可以概括为两条：一是安全，毕竟乘坐人数更多的客车一旦出现自燃事件，伤亡惨重，所以相比于能量密度，安全才是重中之重；二是成本，三元锂电池原材料中钴的成本过高，相比之下磷酸铁锂电池来的更加实惠。

●未来电池基本都是811吗？安全性又如何？

既然说到了受政策影响，三元锂电池成为市场的香饽饽，那咱们就好好聊聊三元锂电池。三元锂电池按照正极材料不同，共分两种：镍钴铝（NCA）和镍钴锰（NCM）。特斯拉采用的三元锂电池为镍钴铝（NCA），国内生产使用的三元锂电池普遍为镍钴锰（NCM）。相比之下，镍钴铝中由于铝架构可以很好提高电池循环中的化学稳定性，故可以搭载更多镍，从而使得能量密度更高，但是镍钴铝晶体热稳定性较差，容易热失控。而镍钴锰由于锰架构只能搭载有限镍，所以相对而言能量密度不如镍钴铝，但是热稳定性更具优势。为了进一步提升镍钴锰的能量密度，镍、钴与锰三种元素的含量由5:2:3进化到6:2:2直至8:1:1（811三元锂电池由此而来），镍含量的增加可以显著提升电池能量密度，与此同时价格飞涨的钴含量的降低也将进一步减少了电池成本。听起来811似乎无懈可击，但是不要忽略一点：镍元素的增加，导致电池热稳定性更低，对BMS监管的要求大大提升。换句话说，未来811的普及，可以说用更大的安全隐患换取更高的能量密度。

●结语

诚然，近期频繁的电动车自燃事件并不能阻止汽车电动化进程，不过志琮在文章的结尾想提出两点疑问，希望同大家一起交流：

一、除了续航里程、百公里能耗及能量密度，能否在电池安全性方面加入相关切实可行的标准来达到监管目的，保证电动车安全性，同时增强行业及消费者信心。

二、电动车根据现阶段自身技术特性，除了满足城市内日常代步需求外，一定要胜任城际间长途行驶任务吗？换句话说，电动车一定要完全取代“一无是处”的燃油车吗？