磷酸铁锂电池穿刺安全性好于三元锂，那为什么还是有自燃的案例出现？难点在哪里？有没有更安全的电池替代？

磷酸铁锂电池安全性好于三元锂电池，其原因是磷酸铁锂的热稳定性好。大量的研究结果表明，磷酸铁锂较钴酸锂，镍酸锂，锰酸锂等具有更高的稳定性，其在充电状态下与电解质在340℃以下，没有表明出明显的吸热或放热现象。

电芯级别

磷酸铁锂电池的能量密度要远低于三元锂电池，以比亚迪的刀片电池为例，刀片电池的能量密度是140Wh/kg，比亚迪声称刀片电池未来会在电芯层面从材料本身和设计方面进一步提升，其系统能量密度也将从140Wh/kg向180Wh/kg迈进。

而三元锂电池的能量密度轻松突破180Wh/kg，甚至是200Wh/kg，如上图所示。但是能量密度越高，其电芯的热稳定性是越差的，下图是三元锂电池不同镍钴锰比例电池的热稳定性对比图，由图可以看出，镍元素占比越高，能量密度越大，其热稳定性越差。

有很多电池厂商或者个人都有把三元锂电芯跟磷酸铁锂电芯拿来做针刺试验，大量的实验结果表明，磷酸铁锂电池在针刺的时候，就是不容易起火，而三元锂电池针刺的时候很容易出现起火现象。在针刺的时候，钢针直接刺穿了隔膜，正负极发生短路，电芯温度急剧上升，三元锂电池的着火点大约在200℃，而三元锂电芯发生短路的时候，其温度非常容易达到200℃甚至更高。所以三元锂电池就出现了着火。磷酸铁锂电芯的着火点在500℃左右，磷酸铁锂的能量密度低，在发生短路的时候，温度会升高，但是远远达不到着火点，所以磷酸铁锂电芯在针刺的时候不会发生起火现象。

磷酸铁锂电池的安全性好于三元锂电池，这是由其电池的化学属性决定的。但是动力电池可不仅仅是电芯，电芯组成了电池模组，电池模组构成了动力电池包，尽管三元锂电池的热稳定性没有磷酸铁锂好，但是我们可以从电池模组级别，动力电池包pack级别来加强设计，弥补三元锂电芯热稳定的不足。

电池模组级别

下图为电池模组的爆炸图，下图的电池模组既可以是三元锂电池，也可以是磷酸铁锂电池，但是通常而言都是三元锂电池，原因是磷酸铁锂的能量密度低，以比亚迪为代表的都是把磷酸铁锂电芯直接放到电池包内的，这样就可以在有限的电池包放置更多的电芯，从而让整包的能量密度变大。

上图中5为气凝胶，这是针对于热失控设计的一个非常重要的零件。气凝胶布置在电芯与电芯之间，其作用一共有三个，作用一是隔热用的，气凝胶最高可以承受1200℃高温，如果电池模组中有一个电芯发生了热失控，那么气凝胶就可以很好的把热量给隔住，热量被隔住了，那么好的电池的温度就不会上升，也就不会到达燃点，那么好的电芯就没有自燃的风险。作用二是，电芯在充放电的时候会产生热量，从而膨胀，气凝胶就可以很好的吸收电芯产生的膨胀力。作用三是，气凝胶的两面还布置了双面胶，就是利用气凝胶把电芯与电芯给粘连在一起，从而起到固定的作用。上图中的1，2，分别电池模组的端板跟侧板，其作用是固定电池模组以及保护电芯免受挤压的，属于机械保护。

电池包PACK级别

下图为动力电池包pack的结构示意图，其中5为隔热挡板，其作用是，当其中有一个电芯发生了热失控，隔热挡板会把热失控产生的热量给隔离住，不让往上面扩散，因为电池包通常是安装在底盘上面，电池包上面就是驾驶室，乘客舱的位置。隔热挡板将热量挡住，迫使热量往下走，这个时候电池包内的压力会把6给打开，6是一个排气阀，是一个单向阀，电池包内的高压会压缩排气阀的弹簧，将排气阀给打开，这时候电池包内的高温高压气体就会排放出去，避免电池包内的温度压力继续上升，产生爆炸现象。

上图中4（电池模组气凝胶），5（隔热挡板），6（排气阀）都是为电池热失控而设计的，那么是不是有了这些设计，电池就不会发生起火，答案是否定的，这些设计只会延缓电池发生着火的时间，也就是尽量拖着电池不要着火，给乘客逃生的时间。

热失控法规

国标GB38031中有一项是热失控的规定，当电池包发生热失控，要求电池包给出一个报警信号，这个报警信号是由电池包BMS检测发出的，从发生热失控并确认报警信号发出的5分钟之内，不允许出现明火，这5分钟其实就是给乘客的逃生时间。

热失控测试就是把电池包中的一块电池做成特殊电池模组，在这块电池上面布置好温度传感器，选择其中的一个电芯作为触发电芯，对这个电芯进行针刺或者加热来触发热失控，这个电芯的要求是其周围都要被其他电芯包裹住，通常都选择模组中间的那个。

国标中规定： 1）当此电芯电压下降25%，2）此电芯温度上升到规定的最高温度， 3）此电芯的温升超过1度每秒，这3个条件中，选项3是必须要存在的，选项1跟选项2只要有一个满足就行，就可以确认是热失控发生。

刚刚说的电池包中的气凝胶，隔热挡板，排气阀其实都是为了通过热失控而设计的，当然这三个设计对于过热失控的效果很好，现在基本上三元锂电池的热失控时间都可以坚持30分钟以上，可以做到不着火。

但是，我们实际开车在路上，或者用快充充电，我们所面临的环境是复杂的，在使用过程中，一旦电池发生热失控，跟在实验室做的热失控实验，触发某一电芯短路，很有可能是不一样的。因为面临的环境不同，所以说电芯一旦发生热失控，可能短时间内不会着火，但是随着时间的推移，热量越来越多，是非常有可能着火的，但是这是个着火的概率是非常非常小的。

有机构统计过，我们国家电动车发生着火的概率大约在5万分之一，就是说每5万辆电动车可能会发生一次着火事件，这个概率是非常非常低的。

新能源汽车的着火毕竟跟安全性息息相关，而且这是一个小概率事件，一旦发生了，会非常吸引大量大众的目光。比亚迪去年卖了186W辆新能源汽车，比亚迪全系都为磷酸铁锂电池，按照每5W辆着火一辆，那也会有36辆发生自燃，实际上应该没有这么多吧。我们说过磷酸铁锂从化学属性上面的热稳定性就是好于三元锂电池，磷酸铁锂电池是没那么容易起火。但是即便是过了国家的热失控法规并不意味着就不会发生着火，着火的原因很复杂，可能是电芯的问题，可能是BMS管理的问题，可能是热管理的问题，可能是充电问题，可能是机械冲击问题，也可能是车内其他物品着了，连累到电池了，这些情况都有可能出现。

只要比亚迪汽车发生自燃，那肯定都是传遍全网，这里面不乏会有媒体大肆宣传，或者别有用心的人大肆传播，比亚迪卖的太好了，把市场上绝大部分的份额都吃掉了，比亚迪的路好走了，别人的路就不好走了，那么一旦比亚迪出现自燃，别有用心的人自燃就抓住了机会。

固态电池

即便是固态电池量产了，也并不是说电动车告别了自燃，那燃油车没有电池，不也照样自燃吗？但是固态电池相对于目前的磷酸铁锂电池，三元锂电池就是安全，因为固态电池把液态的电解液变成了固态，这样正极跟负极基本上就没有短路的风险了，而且能量密度也会大幅度的提升。

固态电解质既充当电解质，又充当隔膜的作用，因为电解质是固态的，所以不存在电解质泄露等问题，固态电解质有效的隔离了正负极，使正负极不会出现接触，也就不会出现短路等问题。有试验表明，固态电池在针刺，挤压，过充，加热等测试中均出现不起火不爆炸。

目前的固态电池还在研发阶段，无论是电池厂还是主机厂都在全力以赴的去攻破固态电池的技术，曾经有很多主机厂或者电池厂声称将会在什么时候搭载固态电池，这种话都是营销的镢头，听听就行了，固态电池在2025年之前是不会量产的，可能在2030年之前实验量产。

总结：电动车自燃是一个非常复杂的问题，可能是电池的问题，也可能不是因为电池。磷酸铁锂电池的化学属性就是要比三元锂电池要稳定，要安全。不管是磷酸铁锂电池还是三元锂电池都不会那么容易着火。固态电池短时间内不会量产，应该会在2030年之前实现量产。