不知道大家有没有琢磨过：热失控(Thermal Runaway)听起来文绉绉的，为什么不起一个直白的名字？
咱们新闻上看到的电池热失控，烧起来都很惨烈！
那「热失控」为什么不叫「失火了」或「烧起来」呢？
这是因为，后果惨烈的热失控通常是「千里之堤，毁于蚁穴」的、较为缓慢的渐进过程。
在这个渐进过程中，大部分时间都是「可控」的，当超越某个「临界点」之后，才变得「失控」。
例如，数百个电芯中的其中一个电芯温度偏高，本来不是什么大问题。
但是呢，温度一高，电芯里会产生副反应；这些副反应大多是放热的，然后导致温度更高。
温度高 → 副反应 → 温度更高 → 新的副反应 → 温度更高 ……
链式反应到达某个临界点之前，还可以称为是「热堆积」；到达临界点之后，形势就无法逆转，就成了「电芯的热失控」了。
「电芯的热失控」并不可怕，说到底它也就是几包烟大小的小物件嘛，能有多大能耐？但是呢，个别电芯的热失控放出大量热，把周围的电芯也加热到临界温度，也发生了热失控……
当发生「芯传芯」的现象之后，很快就会蔓延到整个模组，到这个时候情况就非常严重了，损失就不可避免了。
2019年4月上海特斯拉自燃事故中，其实电池包并没有烧光，只是烧了几个模组，但也已经惨烈至此了。
事故的调查也可以反映出这种「芯传芯」、「模组传模组」的特性。
做个概括：先是小副反应带来大副反应，然后是单个电芯传到多个电芯，接着单个模组传到多个模组，「可控状态」渐渐变成了「失控状态」，核心的传导环节都是「热」，所以才被称为「热失控」。
最初的诱因，除了上面举例提到的过热之外，还可能源于机械原因（挤压、针刺）、电的原因（过充、过放、内短路）。
了解这些之后，我们就不难猜出各车企对付热失控无非就两条路可以走了：
- 避免热失控的热诱因、电诱因、机械诱因发生。
- 当局部热失控发生时，控制它的蔓延，将损失尽可能控制低 —— 正常使用 > 需要维修 > 需要更换 > 烧了电池 > 烧了整车 > 烧得太快导致人身伤亡。但是，如果真到了「烧了电池」这一步，后果严重到什么程度就听天由命了。
第一条路：避免热失控的热诱因、电诱因、机械诱因发生
- 避免热诱因
同样的温度，有的电池很敏感，有的电池不敏感。一般来说，能量密度越高的电池，越不稳定。
- 磷酸铁锂(LFP)比三元锂更稳定。
- 在三元锂中，镍钴锰酸锂(NCM)比镍钴铝酸锂(NCA)更稳定。
- 在NCM中，NCM523比NCM811更稳定。
从这个角度来说，比亚迪的刀片电池就很不错，因为它是磷酸铁锂电池。磷酸铁锂正极材料的副反应临界温度比三元锂、锰酸锂、钴酸锂都要高（发生放热副反应的条件更苛刻）、副反应的放热量更低。
此外，在正极材料发生副反应时，磷酸铁锂材料的由于高能量的P=O键使得氧气不会轻易释放出来，这就降低了电解液遇到氧气起火的可能性[1]。
比亚迪的功劳并不在于重新发明了磷酸铁锂，而是大幅度提高了体积能量密度，使它在乘用车市场占据了一席之地。以前搭载磷酸铁锂电池的电动汽车，大部分很难突破400公里续航；而比亚迪首款搭载刀片电池的比亚迪“汉EV”，综合续航里程可达605公里。
后来的事情大家就知道了，磷酸铁锂的出货量节节攀升。虽然磷酸铁锂并不是比亚迪发明的，但它的重新崛起确实离不开比亚迪的工艺与制造能力。
从刀片电池这个例子可以看出，凡是可以更充分利用空间的技术，都可以让工程师做电池安全时更从容（用低能量密度电池、做更多安全设计），也算是避免了热失控现象发生。
宁德时代的钠离子电池也很安全，也有可能用在车上，做标准续航版：
从这个逻辑上讲，宁德时代CTP技术、零跑C01上的CTC技术、通用奥特能的无线BMS技术，也是间接降低了热失控的可能性。
做好电池热管理，也可以避免热诱因的发生 —— 既要确保整个电池包不过热（充足的散热能力），也要确保每一节电芯不过热（一致性管理），甚至还要考虑到电芯的每个部位都不过热。
最丧心病狂的就是通用汽车给电芯做的「毛细血管」散热片。
关于电池热管理，在此就不展开讲了，有兴趣可以看我的这篇文章：
能不能通俗易懂地说说电池包热管理到底是什么，它的意义是什么？
2. 避免电诱因
你可能有点奇怪，电池包这么一个高压高能的东西，它不电到别人就不错了，还有人能用电来伤害它？
事实上，在电动汽车发展早期，很大一部分惨烈的自燃事故都是过充引起的。例如著名的深圳4.26电动大巴起火事故，就是过充引起的。
第一电动网：独家报道 | 深圳4.26电动大巴起火调查结果公布：过充引发火灾
这个事故当时的社会影响非常恶劣，这是因为：如果说热诱因的自燃是技术达到state of art水平也无法避免的小概率「天灾」，那充电自燃就完完全全属于「人祸」了！
首先车端BMS失效，充满了也不发信号；其次充电桩明知电压很高，却不主动断电。就这样，傻子碰到了疯子，酿成了一场事故！
说到底，还是程序逻辑写得太不仔细、太菜！这次不是电池工程师的问题，是程序员的问题。
后来国家颁布了标准<GB/T 27930 -2015电动汽车非车载传导式充电机与BMS之间通信协议解析方法>，详细规定了充电程序怎么写。这个国标相当贴心，基本上就是手把手教你编程了。
即使你是一个刚成立的造车新势力，只要按着标准来写，就不会出问题！反过来说，为什么现在很少看到过充导致的热失控了，正是因为各个车企和充电桩都按国标写充电逻辑了。
3. 避免机械诱因
避免机械诱因，其实就是电池包PACK保护电芯不受外界的物理干扰：包括挤压、针刺、振动等等。PACK层面的安全性，主要由国家/国际标准来保证。
- 国家标准：如GB/T 31485-2015，GB/T 31467.3-2015，GB/T 31498-2015等。
- 国际标准：国外相关的标准包括ISO 12405-2014，IEC 62133-2015, UL 2580-2010，SAE J1929-2011，JIS-C 8715-2-2012等。
- 核心：以GB/T 31485-2015，IEC 62133，SAE J2464为核心。
CNCAP的2021年新规增加了柱碰，这对电动汽车的考验非常大。
那根刚性柱子长这个样子：
碰撞现场是这样的：
抵抗这种撞击，思路也很简单：一是加强电池包，二是加强车身侧面。比如说，大众MEB平台的电池包铝合金框架有很多横向的肋面，这就可以抗侧面冲击。
再如岚图FREE，侧面结构上也进行了特殊设计：B柱使用了1500MPa的超高强度钢，车门门槛使用了1500MPa的双层结构超高强度钢，而车门防撞梁更是使用了行业最高等级的2000MPa强度的热成型钢。可惜的是，岚图FREE在CNCAP测试还是用的老标准，没有进行柱碰，只有侧碰。
通用奥特能平台的电池包采用了焊接工艺：为了实现超高强度，电池包采用了61%的高强度钢、37.5%的超高强度钢，总体占比约98.5%的高强度材料铸造不出来，只能焊接。
这个电池包强的有点变态，从5米高自由落体到圆柱刚体上都没事：
更不用说除电池包外，车身本身也有加强：凯迪拉克LYRIQ车身中段采用直通梁设计，并增加1.5号梁和3.5号梁。
此外，门槛梁内也采用了挤压铝加强设计，以实现对电池包更好的保护：
这个电池包强的有点变态，从5米高自由落体到圆柱刚体上都没事：
第二条路：局部热失控时，控制热蔓延
岚图FREE有两个版本，一个是纯电版，一个是增程版。纯电版采用的是琥珀电池，电芯间填充了有机硅聚合物+低密度隔热材料+阻燃剂的复合材料，形成高效的隔热阻燃绝缘层，使得每个电芯单元像“琥珀”一样处于充分包裹中。
具体效果就是单个电芯热失控了、不小心“发烧”了，但在“就地隔离”的措施下，不会扩散到周围的电芯[2]。
岚图FREE版电池包中加入层状Al-Si云母和气凝胶，且电芯和云母、气凝胶会像云母石一样层叠堆积，因而命名为“云母电池”。
云母的特点是耐高温，可以防止热失控的进一步蔓延，特别是防止明火对热扩散的加速效果。特斯拉也采用了相似的方案，在@工科男老王的拆车视频中有介绍[3]：
通用汽车作为汽车技术界的老法师，在通用奥特能平台上也采用了很多控制热蔓延的安全措施。例如：
- 电芯之间：使用加厚设计的纳米级气凝胶，降低电芯之间的热传递。这样一来，在单体电芯发生失效时，可以有效抑制电芯之间的热扩散。
- 模组层面：模组内设计了快速排气通道，在电芯单体热失控时，可以快速排出高温气体。
- 电池系统：整包也有快速排气通道，通过大面积防爆阀排出高温气体。
其它车企的电池包的基本思路也都是这样，只不过有的车企做的多一些，有的做得少一些，还有一些想多做但集成水平不行。
小结
最后做个小结：
- 由于热诱因、电诱因、机械诱因，再加上热蔓延，电池由「可控状态」渐渐变成了「失控状态」，核心的传导环节都是「热」，所以才被称为「热失控」。
- 避免热失控第一条路就是让热诱因、电诱因、机械诱因别发生。
- 避免热诱因：用更安全的电芯，做好热管理。
- 避免电诱因：按国标设计充电程序，防止过充。
- 避免机械诱因：把车身与电池包设计得强一些，典型考核标准是CNCAP的柱碰。
- 避免热失控的第二条路是控制热蔓延，主要是做好电芯间、模组间的阻隔；再就是在电池包中给高温气体留出通道，让它顺利排出去，而不是加热那些正常电芯。
来源：知乎 www.zhihu.com
作者：张抗抗
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