电动车为何会自燃
电动车为何会自燃
2021年1月25日凌晨1点，一网约车司机驾驶着自己的新能源网约车送完客人后，去附近充电桩充电。充电过程中，他在后排躺下睡着了。没想到，意外发生了！
凌晨两点多，车子开始不断冒烟，而熟睡的司机对此一无所知。所幸的是有路人报警，消防员及时赶到对冒烟的车辆进行冲水降温。就在司机被惊醒后下车不到1分钟时间，车辆又突然开始冒烟，接着一声爆炸后，燃起了熊熊大火，司机也算是死里逃生。
近年，随着新能源车市场保有量的不断增大，新能源车的自燃事故也越来越多。经统计，所有新能源事故中，充电时发生事故的比例较大，占事故原因的29%。
【充电过程频发事故，原因为何？】
在分析原因之前，先简单介绍一下锂离子电池的结构和原理，做个铺垫。锂离子电池主要有四个部分：正负极集流体、正负极材料、电解液及隔膜。
正负极集流体一般为Al、Cu，可以理解为让电子集合的金属片，用于外电路和电极之间传输电子；正、负极材料不再赘述；电解质是离子运动的传输介质；隔膜仅允许锂离子通过，阻止正、负极反应物和电子穿过。
充电过程中锂离子从正极材料中跑出来，经过电解液及隔膜，到达石墨负极表面，然后与通过集流体及外部电路的电子结合，嵌入到负极的石墨材料中。
放电过程刚好相反，锂离子从负极材料中跑出来，经过电解液及隔膜，到达正极材料表面，与电子结合后，再嵌入到正极材料中。充放电过程中，电子移动的动力主要来自于电势差，而锂离子移动的动力主要是浓度差。
在了解了上面的基本内容后，就比较好理解充电过程中发生自燃的具体原因了：充电过程中，锂离子会不断的嵌入石墨负极的“坑位”中，充满电后石墨负极中的绝大部分“坑位”都会被占满。此时，若接着充电，会导致锂离子移动到负极表面和电子结合后找不到“坑位”而无法嵌入负极材料当中。无法嵌入的锂只能堆积在负极表面，以晶体形式析出，堆积的多了之后会形成锂枝晶。
锂枝晶表面比较尖锐，非常容易刺破隔膜，刺破隔膜会造成电池内部的短路（正负极材料和电子都可以通过隔膜了）。短路后电池内部的化学反应速度被加快，更快的化学反应产生了更多的热量，产生的热量使电池内部温度升高，会让原本不发生反应的一些物质如电解液等也参与反应，进而产生更多热量。当产生的热量超过设计散热量后会导致热失控，最终发生自燃。
所以充电过程中发生自燃的很大一部分原因是电池被过充。
此时很多人可能会问电池为啥会被过充，如果不过充是不是就不会有热失控，就不会有自燃了。
答案是肯定的！避免了过充就可以很大程度上避免自燃。但问题在于过充比较难判断。发生过充是因为充电过程中电池控制单元（BMS）未能准确的估算出电池的实际电量（即SOC）。比如，电池已经充满时的实际SOC应为100%，但若估算得到的SOC小于100%，则继续向电池中充电，继续充电就会导致自燃。而SOC的估算属于电池控制技术的内容，我们将会在下一篇电池控制技术中做详细介绍。
相对于过充，过放（放电量超过电池额定容量）引起热失控的风险相对较低，但过放会更容易导致电池容量的衰减。
放电过程中正极电势越来越低，负极电势则会越来越高，正负极电势差越来越小，所以整个电池的表现就是电池没电了（从外面测得的电压变低了）。
当负极电势高于铜（前文提到的负极集流体）的氧化还原电位（对应初中化学的氧化性和还原性）后会被氧化为铜离子，铜离子会溶于电解液，此时铜集流体表现为被腐蚀出“坑”。
溶于电解液的铜离子会吸附到正极形成死容量，导致能参与化学反应的物质减少，进而电池容量发生衰减。当然铜离子也可能析出形成结晶，最终导致热失控。
以上是这篇文章的主要内容，从一次新能源汽车的自燃事故切入，分析了电池在充电过程中发生热失控的根本原因。在介绍过程中也提到了电池的基本结构和原理，还有电池过度放电会带来的影响及其发生的机理。
能否避免电池发生过充和过放，很大程度上依赖于电池的控制技术