新能源汽车为啥老自燃？了解这9个原因你也是大神！深度科普好文( 二 ) 新能源汽车蓬勃发展的这十年

虽然怎么都找不着穿刺试验，但之前就有自媒体给比亚迪磷酸铁锂刀片电池（CTP）做了一个，最终没起火，只是煮熟了鸡蛋。被打脸的宁德时代此后也发布了新款的安全电池，声称“只冒烟不起火” 。
这种有益车主安全的军备竞赛多多益善。
2、内部短路与锂枝晶
内部短路很好理解，就是单体电池里头的正负极短接了，相当于自杀。自杀也分为快速自杀和慢性自杀两种，穿刺其实是内部短路当中的快速自杀，最凶险的一种，立即有报应，直接毁所有。

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慢性自杀的内部短路就要提到最近两年我们才更多谈起的“锂枝晶” ，其实这个问题已经困扰电池界数十年了，关于它在锂离子电池中的形成原因，笔者分几步讲讲：
1、液态电解质的锂离子电池在首次充放电时，电极材料和电解液在固液相界面上发生很复杂的反应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层，其中负极上的SEI膜（SolidElectrolyteInterphase）对电池的影响更大。这层SEI膜具有有机溶剂不溶性，是电子绝缘体所以e-过不了，同时是良好的离子导体所以Li+很愉快地过去了。
2、SEI功劳这么大，结果就是有一种叫“锂枝晶”的东西要毁掉它。当锂离子在负极表面不均匀沉积就会成为锂枝晶的反动小团体（析锂效应LiPlating造成的锂转化Conversion），最可怕的是它还会继续不均匀生长下去，变得更长、更粗、更尖， “雨后春笋”一般。
3、当春笋长到一定程度，就会自然收割（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” ，电池容量降低。
4、降容还只是最小的事，大不了充电频繁一些。最无语的是这些锂枝晶还会刺破电池SEI隔膜（有学说否定这个说法），内部绝缘状态被打破，内部短路，自燃，释放小宇宙，进而火烧连营。
P.S.锂枝晶生长的速度与Li+偏移速度正相关，所以快充更容易生成锂枝晶，电池循环次数多则有更多锂枝晶（老旧电动车更容易自燃）。
P.S.锂枝晶是一个很大的话题，之后再另辟长文展开，夏至前写出来（反正我又没承诺哪一年夏至），保证不太监。
3、快充
快充之所以快，就是强行使锂离子快速从正极嵌出并嵌入负极，增大锂离子的流量与速度。强扭的瓜不甜，快充会影响SEI的稳定性，还会在短时间内带来比较大的发热量，发热也不均匀。

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这时候我们要提一下电池领域的三个温度：T1自生热起始温度、T2热失控引发温度、T3热失控最高温度。 T2是一个很关键的温度，其机理在学界还没研究透彻（摘自欧阳明高院士演讲稿）。
当然，因为有冷却系统的存在（风冷或者液冷），且电池换能效率特别高（热效率高于95%不少，不像内燃机那么弱鸡），电池没那么容易到达T2 。
这时候最魔幻的事情来了：析锂效应可以大幅度降低T2 。
配合“快充让电池发热量高且不均匀”这一条，电池内部一不小心到达T2热失控引发温度，完犊子了。
4、过充电
充电过程中， 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，嵌入正极。放电过程，反推即可。
如果过充电（overcharge ，充满了还继续充），就会有过量的Li+嵌入负极，正极则因为Li+的过度脱嵌导致结构崩塌（发热+氧释放），氧气的释放还会进一步造成电解质分解，电池内部压力增加，热失控风险大增。

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小时候玩四驱车的时候，多数小朋友都会选择过充电，以此获得更好的比赛成绩。只是过充电之后，镍氢电池的内部结构会崩塌，最终“爆浆” 。
另有研究表明，过放电过程中负极的温度始终高于正极，当内部短路出现时，热量在绕卷中积聚，进而增加热失控风险。
5、过放电
很多朋友应该遇到过，智能手机和笔记本电脑的锂离子电池用到3-7%左右，系统会自动关机/进入待机状态。这是系统在防止电池过放电（overdischarge ，低于门限电压继续放电）。

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如果过放电发生得过于剧烈，最低电压的那节电池就会发生“反极”（类比成泰国变性？），这节最弱小无助的电池会被其他串联电池进行反向充电，电压是负值，活性物质结构崩塌，等效成一个电阻，异常发热， GameOver 。