平均每天“烧”八台，电车为什么总自燃？

锂电池说烧就烧的全过程拆解，它提前释放了这些物理警报！

如果你用过电动汽车、手机或者笔记本，大概率对锂电池不陌生。这种高效的能量存储设备已经悄悄渗透进我们生活的方方面面。但你可能不知道的是，锂电池在彻底“罢工”甚至发生危险之前，其实会悄悄释放出多种信号，就像人体生病前会有咳嗽、发烧一样。

锂电池在过充、过热、短路或者受到撞击的时候，内部会悄悄发生一系列“病变”。先是保护电极的SEI膜被破坏，接着电极和电解液开始“打架”，产生各种副反应。如果情况继续恶化，电池隔膜可能被高温熔化或被像树枝一样的锂结晶刺穿，导致正负极直接接触，电池内部短路，最终引发热失控——也就是我们常说的“电池起火”的前奏。

这个过程并不是一蹴而就的，大致可以分为四个阶段。

第一阶段，电池一切正常，正负极规规矩矩地工作，产热产气都很少。

进入第二阶段后，电池开始“不对劲”，正极脱锂过度，负极因为容纳不了那么多锂离子，表面开始析出细小的锂枝晶。别小看这些微小的结晶，它们甚至能和电池里的粘合剂发生反应，悄悄产生氢气。

第三阶段，问题开始加剧！

锂枝晶和电解液发生剧烈反应，放出大量热量，同时产生烷烃类气体，电池内部温度和压力开始快速上升。这个阶段，保护电极的SEI膜也可能被破坏，释放出乙烯、二氧化碳等气体。

到了第四阶段，隔膜被彻底破坏，内部发生大面积短路，电解液分解，电池进入完全失控状态，各种有害气体集中爆发。

在这个逐渐“病变”的过程中，锂电池其实会释放出七种可被侦测的信号，它们像不同维度的警报，合起来就能描绘出电池的健康轨迹。

首先是电信号。当过充或过热时，电池负极表面会生长锂枝晶，它们可能刺穿隔膜，引发内短路，导致电池的电压、电流、内阻等参数出现异常波动。

热信号也很直观。锂枝晶与电解液反应、SEI膜受损、隔膜分解等过程都会放热，而且这些反应大多会越热越剧烈，形成恶性循环，使电池内部温度持续升高，并传递到电池表面。

气体是另一个重要指标。在电池故障的各个阶段，氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等多种气体都会被释放出来。它们不仅是导致电池鼓包、压力上升的直接原因，也是判断电池“病情”的关键产物。

声音信号往往被人忽略。电池材料开裂、结构崩塌、气体逸出，甚至安全阀被气压冲开的瞬间，都会产生特定的声响。尤其是安全阀开启的爆破声，可以视为电池发出的最后“呼救”。

光信号更多表现为烟雾。当电池内部温度高到一定程度，电解液会汽化，形成白色有机烟雾从电池中泄漏。少量烟雾意味着电池已受损，大量喷烟则往往预示热失控即将发生。

压力变化同样值得关注。从电池内部因产气而鼓包，到安全阀开启时内外压力的骤变，再到热失控时电解液喷发引起的气压扰动，这些压力、形变信号都是可靠的预警依据。

最后是磁信号。电池正常工作时，内部电流会形成稳定磁场。一旦出现内短路等故障，电流发生突变，周围的磁场也会出现异常扰动。

理解这些信号的产生和演变规律，相当于掌握了锂电池的“生命体征”。通过综合监测电、热、气、声、光、压、磁这七种维度的信息，研究人员有望更早、更准确地判断电池的健康状态，从而实现故障的早期预警，提升电池使用的安全性。这对于电动汽车、储能电站等大型电池系统的安全运行，意义尤为重大。

相关研究成果发表在2025年第3期《电工技术学报》，论文标题为“锂离子电池智能传感监测及预警技术”，作者为郑州大学电气与信息工程学院、中国电力科学研究院有限公司的马敬轩、赖铱麟等。本课题得到国网电网有限公司总部科技项目的支持。