安全问题一直是新能源汽车受关注的焦点。近期发生的数起新能源汽车自燃事件再一次将市场的目光聚焦到新能源汽车的安全问题上。如今市场上的汽车不外乎燃油车和新能源汽车，两者相较，哪个更安全，或者说哪个起火概率更低？新能源汽车国家大数据联盟在2020年发布的报告显示，2019年国内新能源汽车的起火概率为0.0049%，到2020年起火概率已经下降为0.0026%，同时对比公安部门发布的数据，传统燃油车的年火灾事故率约为0.01%-0.02%，二者相较，新能源汽车发生起火自燃事故的概率要明显低于传统燃油车。
但是，数据仅做参考，虽然电动汽车着火概率低，但电池内部起火，尤其是电芯内部短路着火以后，扑救难度远高于燃油车，电动汽车火灾对环境和人员的危害性也远高于燃油车。接下来我们介绍一下新能源汽车自燃的原因以及如何做好安全防护。
一、新能源汽车自燃的原因
几年前电动汽车普遍续航里程短，两三百公里的续航里程满足不了人们出行需求，为满足用户续航需求，提升电动汽车的竞争力，车企对电动汽车的能量密度提出了更高的需求，但过高的能量密度会带来更高的安全防护压力。相关实验数据表明，在新能源汽车起火原因中，电池故障约占33%，按照事故时车辆所处的状态进一步分析，车辆静置的状态下起火的比例为38%；充电状态下起火的比例占23%；行驶状态下占39%，这些起火事故发生主要有4个因素：
- 电芯生产
电芯生产环节复杂精细，生产效率和产品一致性要求很高，电芯设计和制造的质量直接决定了电池的安全。比如，电芯制造环节品控不达标容易导致内部留有毛刺或者杂质等，长时间使用会导致内短路，从而引发自燃。如果电芯一致性问题被放大，单体电芯在进行多种串并联后，会直接影响电池组的寿命安全。影响电芯一致性的因素比较多：原材料、生产过程、BMS系统乃至出厂检验等。电芯生产是电池安全的基础，解决精细制造和一致性问题，需要从制造上多下功夫。
- 机械滥用
就电动汽车而言，机械滥用就是在极端情况下车辆发生的碰撞、严重托底等，这会导致电池受到碰撞、挤压、撕裂甚至穿刺等情况，使电池热失控而引发火灾。因碰撞引发的电动汽车起火事件比较常见。
- 电滥用
电滥用主要由过充电，电池内短路及电池老化等造成。过充最大的危害是导致电池负极析锂产生锂枝晶，锂枝晶随着锂离子电池的循环不断生长，最终会穿透隔膜，引起正负极短路，电池短路后，就会产生事故。导致负极析锂的因素很多：正负极冗余度设计不足、电池低温充电充电电流过大、不当快充等。
- 外部环境
电动汽车电池组在正常情况下也会发热，从化学能转化为电能过程中，不同工况下，电池组的发热程度也有所区别。特别在夏天，如果电池组本身的冷却系统不给力或者电池管理系统的温度监控不到位，再加上内部缺陷或者其他诱因就容易引起火灾。
以上4点原因最终都可以归纳为热失控。
二、车企对动力电池的安全防护
- 电池材料本征安全
电池本征安全可以看做是材料体系争夺，磷酸铁锂和三元锂是新能源汽车绕不过的两种电池，磷酸铁锂原材料资源丰富、成本低，但缺点是能量密度低，与同等三元锂电池相比续航能力较差且低温活性差。但最关键的是安全性相对较好，其正极材料为橄榄石结构，结构稳定性远强于层状结构三元锂，这导致了磷酸铁锂的热分解温度要高于三元锂，并且热分解过程中释放热量小。
三元锂电池的优点是能量密度高、充电快、低温衰减较低，但热失控安全问题相对较高，这些问题可以通过BMS电池管理系统和硬件层面的设计做好防护。此外，通常对电芯正极材料采用包覆及掺杂技术可提升电芯的热稳定性，电解液也可以添加新型添加剂，实现SEI膜的自修复，从而改善电芯寿命，降低内短路风险。
- 主被动安全
实际上，对于动力电池包而言，电芯某些性能的不足可以通过电池包的设计、结构件的辅助等达到动力电池包的安全性指标要求，比如说主被动安全。
（1）主动安全
主动安全主要包括机械滥用防护、BMS电池管理系统、热失控预警为主的主动防护设计。
机械防护滥用不难理解，要求电池包在结构安全设计上保证经受高速碰撞、挤压甚至穿刺后仍能保持结构安全强度，避免外界机械滥用触发电芯热失控。传统燃油车车身结构可以用来吸收碰撞动能，但电动汽车的框架则必须保护电池，注意是电池包框架，这就是为什么纯电动汽车的框架需要更高的刚性以及油改电不太受大家喜欢的原因，而电池管理系统（BMS）可以通过实时监控电芯状态并给出最合理的充放电策略，及时释放电池包内堆积的热量，确保电池在全生命周期内不会出现过充、过放、过温、过流或短路等电滥用工况。热失控预警的目的是一旦发生热失控要为车内乘员及时提供报警以便尽快撤离。
（2）被动安全
被动防护设计的目的是热防控发生之后要及时抑制火焰，控制温度，延缓其他电芯热失控的传播，降低能量释放量和释放速度，保护乘客舱安全。常用方法包括热源阻隔、排气换流、定向排爆、冷却，最终配合BMS电池管理系统完成对电池包内在的全方位保护。
