生活離不開鋰電池，但鋰電池也可能毀了你的生活。

一臺電池容量3500mAh的手機或許只能炸傷你的手，但試想把7000多臺手機裝進一輛電動車里。

駕駛時還要面對頻繁的震動顛簸和風(fēng)霜雨雪，在如此嚴苛的條件下，怎樣才能防止你的電動車像手機那樣自殺式爆炸？

鋰電池，準(zhǔn)確的說是鋰離子電池，由正極、負極、電解質(zhì)和隔膜組成。

放電時，鋰會從負極脫嵌變?yōu)殡x子，并放出電子，接著鋰離子將進入電解質(zhì)，通過一層有微孔的隔膜再嵌入正極，而充電時則相反。

實際應(yīng)用時，電池的正極、隔膜、負極往往緊貼在一起，隔膜只允許鋰離子通過，避免了正負極直接接觸。

然而當(dāng)遇到高溫、穿刺使隔膜熔化、破裂，就會直接連通正負極造成大面積短路，不斷積累熱量。

根據(jù)HosseinMaleki等人的實驗，當(dāng)電池達到167℃時，反應(yīng)會突然加劇、電解液迅速分解燃燒，溫度攀升，這被稱為熱失控。

鋰離子電池的負極普遍是石墨，所以正極使用何種材料就決定了電池的能量密度，也影響了熱失控的程度。

在這五種正極材料中，鈷酸鋰雖然能量密度最高，但熱失控也最迅猛；錳酸鋰和磷酸鐵鋰雖然很安全，但能量密度實在太低。

在今天這兩種主流的三元材料中，NCM鎳鈷錳酸鋰相比NCA鎳鈷鋁酸鋰，發(fā)生熱失控的閾值更高，且升溫速率更緩和，相對也更安全。

當(dāng)然，熱失控會由多種意外情況引發(fā)。

比如電池管理系統(tǒng)故障引起電池過充或過放，劇烈撞擊導(dǎo)致電池模塊變形，涉水行駛時積水倒灌引發(fā)短路等，所以汽車電池必須經(jīng)過更嚴格復(fù)雜的安全測試。

根據(jù)2015年的這兩項國家標(biāo)準(zhǔn)，單體蓄電池及蓄電池模塊的安全測試共有10項，蓄電池包或系統(tǒng)則有16項。

其中，溫度沖擊和針刺這兩項的通過難度最大。

溫度沖擊試驗要把充滿電的電池放入溫度箱中，從25℃降到-40℃，接著升高至85℃，再恢復(fù)到25℃，循環(huán)5次，每次8小時。最終觀察1小時后仍能正常工作才算通過。

通過這項測試的關(guān)鍵在于隔膜。

傳統(tǒng)的隔膜材料通常是單一的PE聚乙烯或PP聚丙烯。

以PE為例，當(dāng)電池內(nèi)部溫度達到125℃時，隔膜就會開始熔化，到130℃時，隔膜的微孔結(jié)構(gòu)將熔化關(guān)閉，阻止鋰離子通過進而阻斷電流。但這時溫度只要再升高一點，隔膜就會徹底破裂，引發(fā)熱失控。

而更先進的隔膜會采用PP-PE-PP三層復(fù)合材料。PE的熔點比PP低，會先開始熔化、阻斷電流，即便PE達到破裂溫度，外層的PP依然能保持隔膜的完整性，繼續(xù)阻斷電流。

相比溫度沖擊，針刺試驗要更暴力，用直徑5~8mm，針尖圓錐角度45~60度的耐高溫鋼針以80mm/s的速度貫穿電池的幾何中心并停留在電池中，觀察1小時后沒有起火爆炸才算通過。

由于針刺直接破壞了隔膜結(jié)構(gòu)，造成短路，極容易引發(fā)電解質(zhì)燃燒。

鋰離子電池的電解質(zhì)中通常含有碳酸酯。

碳酸酯在高溫下會分解產(chǎn)生氫氣和氫自由基，氫自由基將和氧氣反應(yīng)生成羥自由基和氧自由基，而氧自由基又會和氫氣反應(yīng)產(chǎn)生更多的氫自由基，如此循環(huán)，不斷燃燒。

要想打破這個惡性循環(huán)，可以往電解質(zhì)里添加磷酸酯類阻燃劑，磷酸酯受熱時分解產(chǎn)生的磷自由基可以優(yōu)先捕獲氫自由基，抑制燃燒反應(yīng)，從而阻燃。

針刺試驗對電池的可靠性、穩(wěn)定性要求極高，且在一些國家也并非強制法規(guī)，只有少數(shù)真正實力過硬的電池生產(chǎn)商才愿意堅持針刺試驗。