今天想要跟大家聊聊蔚來和蔚來的著火及召回事件，為此我找到一位在某電池大廠工作的工程師朋友，我們聊了一下午，我問了他4個問題，他給了我很多幹貨，今天想要分享給你。內容有點硬核，文章有3000多字，對蔚來著火事件感興趣的話，請耐心看。
蔚來近期自燃、召回已經路人皆知。
4月22日，西安一輛正在維修的蔚來ES8自燃；
5月16日，上海嘉定區一居民小區，一輛正在充電的ES8自燃；
燒了2輛後，蔚來突然宣佈採取臨時措施，把充電的總電量控制在90%，網友開始質疑“續航一共就355公里，還限制？”
事情遠比你想象的複雜，在這之後的6月14日，武漢漢西建材市場一輛ES8自燃；
這麼燒下去誰hold得住？
6月27日，蔚來宣佈召回4803輛ES8。
說來也巧，宣佈召回當天，河北石家莊地庫又著了一輛ES8，而且正好這輛車在召回範圍內。。。
國家市場監督管理總局的公告裡，是這樣說的：電池包搭載的模組內的電壓採樣線束，存在走向不當的情況，可能被模組上蓋板擠壓，導致被擠壓的電壓採樣線束表皮絕緣材料磨損。極端情況下會短路，存在安全隱患。
很多網友表示看得一臉懵，蔚來設計好的電池包模組線束，為什麼會被上蓋板擠壓？
趁著召回，蔚來的電動力工程副總裁黃晨東，在他們的官方APP回答了一堆問題，其中就提到了這個，順便說了下為什麼會把SOC控制在90%：
“SOC越低，電芯膨脹程度就越低，線束受損的可能性也就越低。”
這句話翻譯過來大概就是：我充電充滿了，電池會變大？變大就會受到擠壓？然後就容易著火？
這也是目前很多人對蔚來最不滿的地方，因為在我們的認知中“充個電電池還會變大”這種事情，太反常識了。因此在輿論上，很多人都覺得蔚來在拿用戶當猴耍。
部分車主and圍觀群眾內心OS：
離蔚來第一次著火的時間已經過去了2個半月，離召回也已經過去了1周多時間，截止到發稿前，我們還沒有收到蔚來官方更詳細的技術解釋說明，但粉絲群裡仍然還有不少人在問到底是什麼原因。
（進粉絲群，請添加微信zhizhizhi666666）
（召回當天，電動車公社與蔚來高層的交流）
為此，我找到了一個在某電池大廠工作的工程師朋友，我直接丟給了他4個問題：
1、蔚來找的電池膨脹理由，到底有沒有道理？
2、電池真的會膨脹那麼厲害，以至於擠壓到線束，讓蔚來不得不召回嗎？
3、能不能解決電池膨脹的問題？
4、蔚來到底錯沒錯？
我們討論了一下午，我也有很多收穫，今天我就將他告訴我的東西，分享給大家。（內容有點硬核，感興趣請耐心看）
1、
第一個問題：
蔚來找的電池膨脹理由，到底有沒有道理？
工程師朋友給的回答是：“有道理。充電放電，鋰離子往復穿梭，所以鋰離子電池也被稱為‘搖椅式’。不論是正極還是負極，在鋰離子進入的時候體積都會發生微微的膨脹，鋰離子離開的時候則體積會縮小。”
不太清楚充放電基本原理的同學，我可以帶大家簡單翻譯一下以上硬核知識：（瞭解的同學直接跳過本段）
當你正在手機上看這篇文章的時候，手機的電量正在減少，這個過程簡單理解就是鋰離子在電池內部，從負極到正極的過程。
當負極裡的鋰離子釋放到一定程度之後，手機就會顯示“電量不足”。這時候我們的常規操作就是，插上充電器繼續看文章。
充電的過程和放電相反，充電是讓鋰離子從正極又回到負極。
那麼問題來了：這和蔚來說的膨脹有什麼關係？
我說我和一部分粉絲朋友可能無法理解太複雜的原理和概念，工程師朋友告訴我，可以把正極和負極想象成兩個橡膠做成的書架，而鋰離子就像一本本書。
鋰離子在正負極之間跑來跑去，可以理解為把書從負極書架搬到正極書架，再從正極書架搬到負極書架。當你把大量的書塞進這個橡膠書架的時候，書架一定會被書撐得膨脹起來。拿走書時，體積又回縮小。
在電池中也一樣：不論是正極還是負極，在鋰離子進入的時候體積都會發生微微的膨脹，鋰離子離開的時候則體積會縮小。
所以，電池是真的會隨充電放電，而變大變小的。這點蔚來倒是沒說錯。
不過，以我們日常經驗來看，無論是以前手機用的可替換鋰電池，還是現在網上能買到的鋰電池，充電過程中的膨脹，都很難用肉眼看出來。
2、
第二個問題：
電池真的會膨脹那麼厲害，以至於擠壓到線束，讓蔚來不得不召回嗎？
工程師朋友給的回答是：“是的。最理想的情況當然是同一枚電池內部，一方膨脹的體積和另一方收縮的體積相同，那樣整體上就不表現出體積的變化了。但是實際上這很難實現，因為電池中主要考慮的是讓正負極的容量而非體積變化相匹配。”
事實上電池充放電體積會變化，業內一直都是知道的，對於工程師們來說，最理想的情況當然是同一枚電池內部，一方膨脹的體積和另一方收縮的體積相同，那樣整體上就不表現出體積的變化了。
但是實際上這很難實現。
正負極的材料不同，這也就意味著單位體積內，它們所能容納的鋰離子，以及因充放電膨脹/縮小的體積，是不一樣的。
從實用性的角度考慮，顯然工程師們的主要目標，是考慮讓正負極所能容納的鋰離子一樣多，而不是膨脹/縮小體積一致。
比如經常用於作負極的石墨，它是一種層狀結構。當鋰離子嵌入的時，會進入層與層之間，每一層石墨之間多了鋰離子，其體積自然就被撐大了。當達到負極滿充狀態時，體積大概會有10%的膨脹。
10%是什麼概念？也就是原來10立方厘米的，現在理論上講會變成11立方厘米，這種變大就了不得了。因為在汽車裝配工藝上，很多零件之間的配合，基本都是零點幾個毫米級。
還好，實際上電池整體的膨脹不會到10%，10%應該僅僅是石墨的體積變化，因為正極的縮小可以抵消一部分，另外方殼和其他結構件也可以緩解一些。
然而石墨電極隨著循環次數增加，內部出現裂紋空洞，體積會更加膨脹，可以達到30%。不過蔚來ES8這個車發售還不算太久，應該循環還不到200次，石墨膨脹大概還沒這麼嚴重。
——所以第二個問題的答案也就出來了，電池因充電膨脹的程度，確能讓脫離位置的線束收到擠壓，導致出現失效的情況。
3、
第三個問題：
我們能不能解決電池膨脹的問題？
工程師朋友：“不能，電池膨脹問題是一定存在的。我們只能根據正負極應用材料的不同配比來調整膨脹多少的問題。”
如果你覺得研究新材料就行，那你就錯了。
因為石墨的缺點就是比容量太低，理論容量僅有372mAh/g。這就是為什麼你的手機每天都要充電的原因之一。
另一個原因是你玩得太多了……
而科學家為我們準備的下一代負極材料——硅
優點是理論容量比石墨高10倍以上。
但是硅的問題就在於，其體積膨脹比石墨也要嚴重得多。石墨10%的膨脹小意思啦，硅最高可以達到1300%。這就很尷尬了。
所以在實際應用中，往往需要採用大量石墨搭配少量硅，來儘量緩解體積膨脹。
至於下下一代負極材料，鋰金屬，具有高容量、低電位的優點。但是可以想象，由於鋰金屬本身就是鋰離子構成的，那麼就連上面那個橡膠做成的書架都沒有了。鋰沉積在上面不但會體積膨脹，還會胡亂生長。
然後，就像那我們之前分析特斯拉地庫起火中提到的那樣，鋰枝晶出現了，然後有可能刺穿隔離膜，導致短路，然後就是…..boom！
好了，負極的膨脹說完了，別忘了我們還有個正極呢，正極的問題更要命。
相對於負極這一邊，正極材料的容量是永遠的痛。
前文我們說過鋰離子在電池的正負極之間來回跑，所以電池的容量取決於容量低的那一邊。而一般情況下，正極的容量比負極低，所以電動車到底能跑多遠其實取決於正極的容量大小。這些年正極的容量一步步高昇，這也就是電動車續航可以從150km飛躍到500km的祕訣。
手機用的鈷酸鋰只能發揮到140mAh/g，再多的話會導致晶格結構不穩定。電動車用的磷酸鐵鋰優點是材料穩定性好，安全性高，價格便宜；但缺點則是理論容量也僅有170mAh/g，實際發揮的比這更低。想要容量更高，就只好去用三元正極材料了。
ES6比ES8續航高155公里，能一下做到510公里的ES6用的就是正極容量更高的811電池。
雖然811電池很棒，但更尷尬的是，三元材料的體積膨脹程度與容量成正相關，就是說811的體積變化比上一代更加嚴重。
——所以，用上811的蔚來ES6，希望不會再出這種問題就好……
4、
第四個問題：
蔚來到底錯了嗎？
工程師朋友：“蔚來沒說謊，但它確實錯了”
因此，這次蔚來召回事件，確實如官方所說是因為電池的體積變化導致了採樣線束的磨損，最終導致發生短路。
但是從嚴格意義講，這並不是由於體積變化導致的短路，而是電池包設計中考慮不周到導致。畢竟，電池充電膨脹這件事雖然普通人很少知道，但是在業內卻是眾所周知的。
因此，這件事從最本質上就是電壓採樣線束的設計出現問題，導致走向不當，再加上可能低估了電池膨脹帶來的影響，從而造成的一系列事故。好在，更換BMS結構後可以避免。
就像我之前說過的，造車是一件“沒有上限”的事情。電池設計中也是如此，需要設計師和工程師反覆衡量和取捨，才能找到電池在安全、成本、壽命、功率等多方面的平衡。
不能不說：
蔚來很幸運，這幾次自燃事件中，均沒有出現人員傷亡。
蔚來很幸運，它堅持的換電模式，讓這場自燃危機能以最短的時間、最小的成本迅速解決。
蔚來很幸運，它擁有一群極度寬容的車主。在承受極大壓力時，仍不忘記鼓勵這家車企去進步。
參考文獻：
【1】A. Mukhopadhyay, B.W. Sheldon. Deformation and stress in electrodematerials for Li-ion batteries[J]. Progress in Materials Science 63 (2014)58–116
【2】R. Koerver, W Zhang et al. Chemo-mechanical expansion of lithiumelectrode materials-on the route to mechanically optimized all-solid-statebatteries[J]. Energy & Environmental Science 11(2018), 2142–2158
最後，還有個重要的事情和大家說一下：目前以我個人微薄之力，實在難以加快「電動車公社」公眾號的更新。因此，我打算成立一個“公社智囊團”，團隊將從全體社員中招收成員。
標準非常簡單：從事汽車相關行業即可，尤其是工程師、技術專家、設計、銷售類。
對於智囊團成員的知識分享和付出，我會提供適當的稿費和素材費作為支持和鼓勵。具體的情況，我會和你們每個前來加我的人單獨聊。
衷心希望從事汽車行業的各位大佬們能夠參與進來（哪怕您平時時間不多，我們聊聊也是可以的）我的微信是：zhizhizhi666666，歡迎各位大佬來騷擾。（記得備註“智囊團+職業”）
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