子弹都不怕的动力电池，为何碰撞还起火？| 科普

小米SU7事故已经过去10多天，三位罹难女大学生的家庭还在等待调查结果，事件的余波还在震荡。安徽段高速公路打出警示标：“智能驾驶只是辅助，高速开车仍需专注”。

事故不光给智驾和监管带来反思，同时也有很多人关注电车碰撞起火和逃生时间的问题。

事故发生3天之后，就有投资者在平台询问，发生事故的小米SU7是否使用宁德时代电池？宁德时代官方予以否认。

自电动车正式普及以来，对动力电池的安全焦虑就没有停止过。

刚开始，几乎每一起新能源车的自燃，都会成为新闻热搜。后来，厂家的售后小组跟保险定损员赛跑，第一时间赶到现场，拿车衣遮住车辆或logo，辅以其他操作，让此类新闻肉眼可见的少了。

为了能让消费者放下戒备，不少厂家都为自家电池起了“固若金汤”的名字，什么弹匣、大禹、琥珀，甚至还做了针刺、枪击、挤压、扭曲、泡水等等证明电池安全的试验。

一系列技术与营销方面的努力，确实有着不错的效果。

据乘联会公布的数据，2024年，新能源汽车销量为1286.6万辆，占汽车新车总销量的40.9%。新能源汽车已经成为销量主流。

即便电池安全一直在提高，一年超千万辆新车投放市场，事故绝对数量必不会少。

枪击、针刺都不怕的动力电池，为何碰撞还起火？揭开捂嘴、遮logo等治标不治本的操作，电池安全目前到底达到什么水平？

锂电池，都不安全？

众所周知，三元锂、磷酸铁锂，是目前最主流的两种锂电池技术。

但很多人不知道，1834年美国人就制造了史上第一台电动车，比卡尔·本茨的第一台汽车早了半个世纪。

可为何电动车直到200年后的今天，才发扬光大？

原因在于没有好用的电池。

经过“伏打电池”、铅酸电池、镍氢电池等近200年的失败尝试后，直到上世纪末，纯电动车才等到现实的商业化技术方案。

1995年，日产展示了第一款搭载锂离子电池的概念车FEV-II，随后在1996年以此为基础推出的Prairie Joy EV，首次使用圆柱体锂电池。

1998年，日产推出了真正意义的首款锂电池量产车——Altra，纯电续航里程只有190km。

具有里程碑意义的，是2006年特斯拉亮相的Roadster。

特斯拉基于成熟的18650电芯技术，将6831节电芯组合在一起。自研封装与BMS，初代Roadster的电池容量高达80kWh，续航390km，在20年前，相当惊人，放到现在也并不落伍。

2年后，比亚迪推出了F3DM，这也是他们的首款纯电动车，使用了磷酸铁锂电池。

于是，纯电领域的两大巨头完成了初期技术路线的确认，电车时代的大幕，缓缓拉开。

三元锂、磷酸铁锂主要差别在于正极材料。

三元锂电池的正极使用了镍、钴、锰或镍、钴、铝的混合物。而磷酸铁锂电池的正极材料是磷酸铁锂。

正是正极材料的差异，带来了性能上的不同。从而影响了动力电池的价格、寿命、续航，以及安全性。

先看三元锂，优势有二：

1、能量密度高，在180-230Wh/kg，比磷酸铁锂高30%-50%，一般用于长续航车型。

2、低温表现好，三元锂在低温状态下的活性衰减小，续航打折率低，更适合长江以北的地区使用。

缺点也有两个：

1、安全性稍低，相比磷酸铁锂，三元锂在高温或外力作用下更容易发生热失控，存在更高的起火风险。通常，车企会为使用三元锂的车型配备更复杂的BMS（电池管理）系统，以保证电池安全性。

2、成本更高，三元锂使用更多贵重金属，材料和制造成本都更高。以2024年公开数据为例，三元锂正极材料采购成本约为14万元/吨，而磷酸铁锂的正极材料不到5万元/吨。做成电池后，同等容量的三元锂，要比磷酸铁锂贵三分之一，甚至更多。

有意思的是，三元锂电池还能通过改变电极中镍钴锰的摩尔比例，来提升电池能量密度。

普通三元锂电池镍钴锰的摩尔比例为1:1:1，业内称为NCM111电芯。其中镍含量高低，直接影响电池的能量密度，钴含量影响电池循环寿命，锰含量影响电池结构稳定性。

目前，已经研发出来并投入量产的三元锂电池主要有 NCM424、NCM523、NCM622 和 NCM811，根据不同需求它们被应用在不同定位的电动车型上。

其中，NCM811最为火爆，大名鼎鼎的特斯拉4680电池，就是NCM811配比，加上硅碳负极，它的电芯能量密度达到300Wh/kg。

再看磷酸铁锂电池，优点有三：

1、安全性高。磷酸铁锂电池化学结构稳定，相对不易发生热失控，高温或外力撞击，起火或爆炸的概率低。

2、寿命更长。一般，三元锂的循环次数在1000-1500次左右，而磷酸铁锂电池可以轻松突破2000次，甚至部分产品能超过5000次，适合网约车等。

3、成本低廉。由于镍、钴等贵重金属，磷酸铁锂电池的制造成本更低，也更适合经济型车。

缺点也非常明显：

1、能量密度较低。只有90-120Wh/kg，仅为三元锂的一半。同样大的储能容量，电池几乎大一倍。

2、低温表现差。在零度以下，磷酸铁锂的容量衰减非常明显，几乎打对折，而在气温更低的东北，纯电续航几乎是夏天的3-4折。

上述都是理论分析，但实际情况有时候并不会按照理论的剧本来发展。

例如，本次 小米SU7事故车辆搭载的电池，就是理论上更为安全的磷酸铁锂。而让相对安全的磷酸铁锂起火，本质在于撞击。

都知道电池正负极之间有大量锂离子在电解质中穿梭。为了隔绝正负极，同时又能让锂离子自由穿梭，电池中间有一层隔膜。而撞击能直接损坏隔膜，导致电芯短路。

突然升高的温度，还能激化电解液中的大量氧化剂与还原剂，产生剧烈氧化还原反应。高温也能破坏相邻电芯的正负极隔离，导致电池燃烧的“链式反应”。

由于自带氧化剂和还原剂，电池燃烧不需要氧气，即便将起火的电池泡在水里，依旧能喷出火花。

所以，在面对电动汽车自燃的险情时，消防员通常采用隔离+降温的方式，等车辆烧完再去处理。

当然，也不要迷信磷酸铁锂电池一定安全的结论，它只是相比三元锂燃点更高，更安全一些。但在面临碰撞、针刺、灼烧等特殊情况下，一样能解除电池体内的“封印”，将可怕的火苗释放出来。

不过，作为成熟的工业产品，各家车企或电池生产企业也都在动力电池安全性上做足了功课。例如，宁德时代采用电池倒置技术，将泄压阀向下，起火时能尽量减少对乘员舱的伤害；宁王还在高端电池系列中推出了五层热安全防护措施，用熔点高达1200℃的云母板、航空气凝胶等材料将电芯隔绝。而比亚迪的采用刀片电池技术，则将软包电芯封装在硬质铝壳中，起火时也能起到不错的隔离效果。

还有气凝胶、BMS系统、液冷散热管路等等，都可以在一定程度上，将电池的热失控变为可控，降低起火的风险。

固态电池，不是“救世主”

当传统锂电池的性能和安全触碰到瓶颈时，固态电池被推上前所未有的高度。

在某些厂家的宣传PPT中，它被视作能消除续航焦虑。同时，也成为提升新能源汽车安全性的救命稻草。

事实真的如此吗？

所谓固态电池，电池构造和工作原理与常见三元锂或磷酸铁锂并无本质区别。不同之处在于，将电解液替换成固态电解质。

“普通电池是果冻，固态电池是饼干”，这样描述就通俗易懂多了。

固体的密度要比液体更高，固态电池的能量密度也会更高。当前，太蓝的固态电池能量密度达到了720Wh/kg，是三元锂的3倍以上。

所以，理论上基于固态电池，确实能推出“充电一次，行驶1000km”的纯电车型。

同时，固态电解质的稳定性更好，它几乎不具备可燃性，面对穿刺、撞击等传统电池头疼的项目，也能更稳。

甚至传统电池所谓的低温活性低，在固态电池这里也不是问题。因为本身它就是固态，低温并不会改变其流体性质，也就无法对其内部电子的流通速率产生影响。

看起来很完美，但想要真正普及，也面临诸多问题。

首先是充电速度。由于电解质是固态，限制了电子在电解质中的快速流通，导电性不足。固态电池就算上了800V高压技术，充电速度也相比传统电池低很多。

其次是使用寿命，固态电池的主要材料通常为锂铁磷酸（LiFePO4）或锂钴酸（LiCoO2），在频繁充放电情况下，它们会在电极附近析出结晶，影响电池正常工作。

欧阳明高院士坦言，能量密度500Wh/kg的固态电池目前只能实现几十次循环。相比三元锂或磷酸铁锂动辄几千次的循环，寿命短了不止一点点。

在笔者看来，固态电池和之前大肆宣传的石墨烯电池类似，更多是厂家借概念炒作。实际情况来看，固态电池想要真正商用，还要解决寿命、充放电速度等一系列问题，需要再等一段时间。

具体多久？欧阳明高院士的预测是：“固态电池若要占据液态锂电池50%的市场份额，至少需要20 - 30年。”

别忘了还有成本。

数据显示，蔚来的半固态电池成本为1.7-2.2元/Wh，而当前锂电池的成本都在0.3元-0.4元/Wh之间竞争。仅仅是半成品，价格就贵了6-7倍。

但由于采用原位固化工艺，半固态电池的液态电解质含量降至5%-10%，因此在安全性方面，相比普通电池确实有一定程度的提高。

不过，2025年2月15日，在第二届中国全固态电池创新发展高峰论坛上，全国政协常委、经济委员会副主任，工业和信息化部原部长苗圩指出，“半固态电池仍然属于液态电池的范畴，不能与固态电池混为一谈。”

所以，作为电动汽车新概念，聊聊固态电池挺好。但想要真正普及，为时尚早。

提高电池安全更重要的是立足当下，加强现有电池的安全性，并实施强有力的监管。

例如，自2025年3月开始，新能源车年检新规将聚焦电池安全。此次新规最大的变化是把动力蓄电池安全充电检验和电气安全检验纳入必检项目。

再如备受瞩目的动力电池强制性国家标准《电动汽车用动力蓄电池安全要求》（报批稿）已于2025年1月由工信部公示，若顺利通过，预计将在2026年7月1日正式实施。

新国标对热失控的最高安全等级要求实现了跨越式提升。原标准（GB 38031-2020）允许在单个电芯发生热失控后，电池系统出现起火或爆炸，但前提是必须确保至少5分钟的乘客疏散时间。

新版报批稿中，则新增了“电芯发生热失控的情况下，电池包或系统应不起火、不爆炸”的要求（在试验条件下）。

为验证这一要求，标准中同步增加了底部碰撞测试项目，模拟车辆在实际行驶中可能遭遇的底部异物撞击场景，电池系统在此类冲击下同样不得发生起火或爆炸。

一系列严苛的测试与标准，就是为了提升新能源汽车的安全性。

结语

“实验室里枪击不起火，实际驾驶碰撞就冒烟。”

造成上述现象的本质原因在于破坏范围的大小。枪击一般只破坏3-6个电芯，但激烈碰撞则可能毁坏一大片。超出电池安全系统的承受范围，起火也就不难理解了。

锂电池技术接近瓶颈、固态电池量产遥遥无期，半固态电池性能有待验证。

提高安全的主观愿望，必须符合物理规律。目前来看，要通过技术大幅提升安全性，很难。只能通过现有技术的安全管理和政策监管提高标准，减少概率。

参考文献：

1、作者/账号：慕容依；文献名称《全球电动车之王特斯拉》。

2、作者/账号：知知电动侠；文献名称《详解NCN111/523、NCM622和NCM811、NCA》。

3、作者/账号：沃尔特·艾萨克森；文献名称《埃隆·马斯克传》。