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      電動車電池老化的原因是什么

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      電動車電池老化的原因是什么

      發布日期:2018-11-12 作者:xjl 點擊:

      常常見到可愛的用戶們在評論區留言問:“電動車電池老化是不是很快”、“過幾年就得換電池、成本是不是很高”、“電池損耗到有沒有保修”、“怎么樣電池才能用久一點”....可見,大家對電動車上這塊『電池』有多么耿耿于懷。


        想想也是,在電動車上的三大核心組件(電池、電機、電控)中,光電池這一項成本就要占整車的30%~50%。壞一塊電池就是半臺車,能不關心嗎?


        電池的『理論壽命長短』取決于它的物理特性,電池的『實際壽命長短』取決于用戶個人的使用習慣。好比都是用iPhone,有的人用一年后仍無異樣、有的人用半年就得背著充電寶到處走,同樣的道理。


        開始之前,再次跟大家科普一個知識點:目前電動車上最常見的電池主要是三元鋰、磷酸鐵鋰兩種,本質上都屬于鋰電池。由于沒有記憶效應,鋰電池壽命的主要依據是『完全充放循環次數』。完全充放循環次數是指電池完成一次100%用電充電的使用循環,譬如『用完再充,一次性從0%充至100%』和『充一部分用一部分,兩次從30%充到80%』都是一次完整的充電循環。循環次數達到一定限度時,電池余量就不足以正常使用,這個時候我們就說電池生命周期結束了。


        那么,有什么習慣可以延長電池的生命周期呢?


        習慣一:淺充淺放,別等沒電才充電


        雖然沒有硬性標準,但通常認為:當電池低于10%甚至沒電時才進行充電,就屬于過度放電了;當電池在20%~90%之間進行充電,且并不充至100%,則屬于淺充淺放。


        這里應該有很多人會感到奇怪:這么反復充,不是浪費了充電次數嗎?非也。再看看上面的前提,電池壽命的依據是『完全充放循環次數』,而不是單次充電次數。那...為什么要這樣淺充淺放呢?


        從分子層面看,過度放電將導致負極石墨過度釋放鋰離子,使其片層結構出現塌陷;過度充電將把過多的鋰離子硬塞進負極石墨結構中,而使得部分鋰離子發生沉積,再也無法被釋放。同時,過度放電會使得負極板的銅電鍍到正極上,破壞正極的微觀結構。


        但好在充電技術也在進步,現在過充問題可以交給電源管理系統(BMS, battery management system)解決,該系統會嚴格控制進出電池的電量,從而保證電池一直在安全狀態下工作。但是這樣的電池管理系統精度有限,無法抵消過充過放對電池的影響。


        因此,在日常用車中,最好不要把電池用光才充電,下班回家停車庫的時候就可以即插即充。養成淺充淺放的好習慣,讓你的電池損耗越慢。


        習慣二:首選常規充電,少用快充


        要弄明白這一點,首先要理清楚電池的充放電原理。


        鋰電池有兩極,正極是鋰化合物,負極為石墨。充電與放電,實際上就是一個化學能與電能相互轉換的過程:充電時,在電場作用下,鋰離子嵌入到負極的石墨碳層微孔,存儲一定能量;放電時,發生化學反應,這些帶著電荷的鋰離子脫嵌,使正極處于富鋰狀態。這個過程,就形成了電流供電。


        理想狀態下,只要正負極材料的化學結構不發生變化,鋰離子電池就能保證長時間、多次數循環。


        但是!快充的原理是使鋰離子快速從正極嵌出并嵌入負極,增大鋰離子的流量。在電流增大時,電極負極(石墨)表面的一層半透膜 (SEI 膜)會有發生破裂,使電極材料和電解液相互反應,另外溫度升高也會讓電池內部發生副反應破壞電池上的化學物質,導致可逆性降低,多重原因使得電池容量不斷減少。


        這么說,那快充豈不是無用功?非也?,F階段的快充,主要目的還是應急。當時間有限又急需充電時,快充可以一解燃眉之急,但在日常用車中,慢充才是更妥當的選擇。下班回家、停在車庫,充上幾個小時并不礙事還能保護電池。


        習慣三:不要在極端溫度下用車/充電


        很多電動車車主肯定都納悶過:為什么冬天到了,電動車續航直接減半?


        一部分原因是電動車沒有內燃機,不能利用發動機的廢熱制暖。而目前兩種主流解決方案『熱泵空調系統』和『電動壓縮機空調系統+PTC』都有一個通病——大量吃電。


        另一部分的原因就是低溫環境對電池內部的電解液活性的影響。低溫環境下,正負極材料中的帶電離子的擴散運動能力變差,穿越電極與電解液的鈍化膜變得更加困難,傳遞速度也因此降低。即使鋰離子到達負極以后,在材料內部的擴散也變得不順暢,甚至可能在負極形成鋰凝結。短期反映為電池容量急劇減少,長期反映為電池壽命縮短。


        在高溫條件下,電解液活性較強,容易發生分解反應。分解產物與正極材料結合,對正極材料進行消耗。正極材料遭到腐蝕,晶格結構由于缺少足夠物質支撐而發生坍塌,鋰離子空位減少,正極對鋰離子的容納能力下降,使得電池容量減少。


        同時,化學反應的副產物游蕩在電解液中,可能附著在正負極電極的表面。電極表面被其它物質覆蓋,阻礙了反應轉化的順利進行,電芯內阻增加。電量進一步減少。


        習慣四:避免激烈駕駛和跑高速


        開頭說到,真正決定電池理論壽命的關鍵因素是循環次數。理論上,每個電池包的循環次數都有一個限度,大致是800~1200次。不同于手機一天一沖,電動車的充電頻率大致為一周一充,以此計算,達到同樣的循環次數,有的人需要8年,有的人需要12年,這些多出來的時間都電池的真實壽命。一個良好的駕駛習慣,很大程度上能幫你拉開這樣的差距。


        『激烈駕駛——耗電更快——充放電次數更頻繁——循環次數消耗越快——電池年限縮短』這樣簡單的邏輯鏈大家應該都明白。


        需要注意的是,經常開車的朋友肯定都知道急停、加速、堵車最費油,但電動車除了這幾項,還有高速行駛。


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