起火頻發 特斯拉電池策略可靠嗎[朗讀]

電車之「火」已有燎原之勢，近日來特斯拉、蔚來、榮威和比亞迪等接二連三的起火事件，正在震動整個新能源汽車行業。這場引發用戶對新能源汽車信任危機的事故背後，不僅僅是表面起火那麼簡單，更關鍵的「導火索」是車企對動力電池技術的策略選擇。我們就以特斯拉為樣本，來分析一下事故背後的深層次原因以及防範可能性。
60s快速了解核心論點：
1、此次特斯拉自燃事故主要問題在於電池的選擇。特斯拉選用的三元鋰電池，能量密度高且技術先進，但安全性爭議較大。
2、上海車庫自燃事件是特斯拉命運的一個縮影，這不僅僅是因為特斯拉在純電動車ev領域累計交付數量最多，更主要是特斯拉的激進策略。
3、儘管馬斯克曾表示固態電池「有一定前景」，但是距離技術成熟還需要時間，目前也不足以「改變特斯拉的戰略」。
特斯拉起火事件回顧。
特斯拉在上海車庫自燃的一把火，想不「火」都難。因為這次起火的特殊性在於「三合一」：車處於靜態非行駛狀態+非充電狀態+電池自燃，加上又有視頻監控公開，順便還點燃了旁邊的奧迪等小夥伴們。緊跟著還不到24小時，西安蔚來授權服務中心的蔚來es8也自燃一把（官方解釋說底盤撞擊導致電池包擠壓變形），相當於又添了把柴火。
雖然特斯拉曾多次強調過自己獲得「雙五星」安全評級，但享受聚光燈的同時，特斯拉和馬斯克也要忍受被人們用放大鏡來觀察其錯誤。畢竟新能源汽車還是新生事物，消費者對電池特性、起火原因和後果都缺乏清晰認知，也會有更多擔心。
從2012年起，特斯拉開始大規模交付，但是車輛自燃，更確切來說電池起火，早已經不是新鮮事了，光是被公開報道出來的特斯拉電池起火就近50起。
深評：起火頻發特斯拉電池策略可靠嗎？
以上事故列表排除了一些人為超速或酒駕撞車造成的自燃事故，比較令人慶幸的是，主責為特斯拉公司的自燃事件，還沒有造成重大人員死亡事故，否則那更是大新聞了。
然而，本文想探討的不僅僅是這件事本身。上海車庫自燃事件是特斯拉命運的一個縮影，雖然看上去是偶發的，但從墨菲定律來看——如果壞事情有可能發生，不管這種可能性有多小，它總會發生。當然，大家知道讓墨菲定律成立的前提有兩個：1、大於零的機率；2、時間足夠長。特斯拉不僅在純電動領域交付數量多，而且對於電池技術方案的選擇策略也很激進。
激進的電池技術策略是否靠得注。
現在電動車電池主流方案分為兩大陣營，區分在於電池正極材料：一種是磷酸鐵鋰電池——能量密度有限、重量相對較高，但是具備價格更低、循環使用壽命更長以及耐高溫更安全等特質；另外一種是三元鋰電池，能量密度高且技術先進，但是安全性方面不如磷酸鐵鋰穩定。
如果說磷酸鐵鋰電池像乖乖女，那三元鋰電池像辣妹：磷酸鐵鋰電池的儲能最高僅150wh/kg，而特斯拉採用的18650三元鋰電池儲能密度達到了250wh/kg，最新採用的21700電池則超過了300wh/kg，兩者相差一倍之多。
由於磷酸鐵鋰電池的能量密度上限不高，制約了磷酸鐵鋰電池發展。在2016年之前，磷酸鐵鋰電池作為主要動力電池正極材料，產量和產能都迅速擴大，但在2016年之後，三元鋰電池取代了磷酸鐵鋰電池成為了動力電池正極材料的主要發展方向。說白了就是磷酸鐵鋰電池由於天花板不夠高過時了，三元鋰電池流行當道。
特斯拉不僅是最早選用「辣妹」的企業，而且還是「穿著最大膽的辣妹」。為什麼這麼說？三元鋰電池方案也被分為兩大流派。一是國內常用的鎳鈷錳（ncm）：按照三者含量不同，ncm材料可分為ncm111、ncm523、ncm622、ncm811等，其中後面的數字代表的就是三者的比例，高鎳化能帶來更高的能量密度，也就越不穩定。另外一大流派是特斯拉選用的鎳鈷鋁（nca），常見的配比為8:1.5:0.5，已經跟ncm體系中的高段位811有得一拼？
電池材料本身不夠穩定，而且特斯拉又採用了大容量長續航的方案，一輛車的電池包集成了7000-9000餘節18650型或21700型號電芯，每組電芯都有2個正負極觸電，連接電芯的觸電就多達14000-18000餘個，可見監控難度之大。據公開資料顯示，特斯拉採用的nca三元鋰電池熱失控溫度不超過200度，再加上三元材料在達到一定溫度時，還會分解釋放出極其活潑的初生態氧，即使沒有外界氧氣供應情況下，電池內部同樣具備了燃燒三要素，這也是特斯拉起火後迅速蔓延而難以撲滅的原因所在。
雖然特斯拉在nca選擇策略上是激進的，但是到底整體電池方案是否安全，還需要考慮電池管理系統bms（batterymanagementsystem），如何避免電芯發熱甚至燃燒造成的事故呢？有兩點在電池管理系統設計上需重點考慮：
1、要隔離開發生熱失控的電芯。當熱失控發生，如果能夠將發生問題的電芯或模組隔離開，就能夠有效降低損失，避免自燃。設計方案包括表面連接匯流結構優化散熱、下表面流道散熱設計、電芯連接間隔面的隔熱處理、以及電池包側面布置半導體加熱片的低溫加熱算法設計。這一系列設計保證了整個電池包有較為均勻的熱狀態，降低了熱失控發生的風險。
2、電池狀態的精確估計，有助於實時監測電池的充放電狀態，避免過充放造成的熱失控。通過狀態估計與電池內短路模型的結合，可以有效識別是否發生了內短路，進而在熱濫用發生之初，就對系統發出警告。
說實話，特斯拉在以上方面做過大量努力（擁有200多項相關專利），要說整個電池系統是否比燃油車的更容易自燃呢？馬斯克的回應是：「每年有超過百萬起燃油車自燃事件和數千人死亡，但是只要一輛特斯拉自燃並且沒有人受傷，就會成為頭條。為什麼要雙重標準呢？特斯拉和大多數電動車一樣，自燃的可能性比燃油車低500%，為什麼沒人提起？」？
特斯拉事故被人們經常放大，這是事實。特斯拉在汽車行業內，一直是扮演著「小鋼炮」式的角色——擁有一技之長，但整體素質有待提高。馬斯克風格激進，敢於嘗試新技術新方法。同時也有被動原因，在超百年積累的汽車行業，2012年才算量產交付的特斯拉確實手中牌不夠多，無論是技術積澱還是資金積累都有限，只能在各種領域新技術探索中賭一條最優路線，迅速跑起來，不像其他汽車巨頭們擁有更多試錯成本。
整體而言，新能源汽車的起火事件機率比發展了一百多年的油車機率要低，但接二連三的起火事故也說明新能源汽車技術仍有瑕疵，電池安全性還需加強。雖然頂著續航里程焦慮的壓力，車企也不能把能量密度作為第一指標，而是要繼續提高電芯、管理系統等方面的安全設計和測試驗證。
未來電池技術路線改如何選。
特斯拉目前在電池領域總共擁有300件左右專利，但主要集中在電池系統、電池包和充電領域。而在材料方面專利較少，材料方面就賭nca了，也沒有太大精力和資源投入到其他方向，比如未來可能普及的固態電池和燃料電池。
馬斯克曾表示固態電池「有一定前景」，不過距離技術成熟還需要時間，目前也不足以「改變特斯拉的戰略」。但是用更長遠的角度去看，動力電池對整車性能起著決定性的作用，在當前三元鋰電池體系下，依靠高鎳三元正極、矽碳負極和電解液的組合將在3-5年內達到性能極限（能量密度上限350wh/kg），仍無法徹底滿足動力電池對安全性、能量密度與成本的要求。
而固態電池除了在能量密度上具備優勢（有望達500wh/kg）之外，還更安全。全固態鋰電池基於固態材料不可燃、無腐蝕、不揮發、不存在漏液問題，所以在避免熱失控方面更有優勢。豐田已經在固態電池領域擁有大量專利（252件，占比13%，全球第一），同時計劃在2030年前向電池領域投入研發資金130億美元，2022年推出搭載全固態電池的電動車型，2025年實現量產。
同時，中國動力電池的領頭企業——比亞迪和寧德時代，也在固態電池領域進行了布局。比亞迪2016年確定固態電池為發展方向，已經開始小規模嘗試使用；2017年8月申請了一項全固態鋰離子電池正極材料發明專利，在未來10年、最快5年內提供該類型產品。而寧德時代已經設計製作了容量325mah的聚合物電芯。
所以，行業內的汽車公司們，到底是蒙眼跟著特斯拉專注三元鋰電池路線，3-5年達到性能極限，還是早點跟隨豐田重點研究新型電池材料——固態電池，甚至是更激進的燃料電池？這不僅僅是選擇問題，更是生存問題。