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电动车电池老化的原因是什么?

作者:admin 发布日期:2018/10/27 关注次数: 二维码分享

      常常见到可爱的用户们在评论区留言问:“电动车电池老化是不是很快”、“过几年就得换电池、成本是不是很高”、“电池损耗到有没有保修”、“怎么样电池才能用久一点”....可见,大家对电动车上这块电池有多么耿耿于怀。




想想也是,在电动车上的三大核心组件(电池、电机、电控)中,光电池这一项成本就要占整车的30%~50%。坏一块电池就是半台车,能不关心吗?

电池的『理论寿命长短』取决于它的物理特性,电池的『实际寿命长短』取决于用户个人的使用习惯。好比都是用iPhone,有的人用一年后仍无异样、有的人用半年就得背着充电宝到处走,同样的道理。

开始之前,再次跟大家科普一个知识点:目前电动车上较常见的电池主要是三元锂、磷酸铁锂两种,本质上都属于锂电池。由于没有记忆效应,锂电池寿命的主要依据是『完全充放循环次数』。完全充放循环次数是指电池完成一次100%用电充电的使用循环,譬如『用完再充,一次性从0%充至100%』和『充一部分用一部分,两次从30%充到80%』都是一次完整的充电循环。循环次数达到一定限度时,电池余量就不足以正常使用,这个时候我们就说电池生命周期结束了。

那么,有什么习惯可以延长电池的生命周期呢?

习惯一:浅充浅放,别等没电才充电

虽然没有硬性标准,但通常认为:当电池低于10%甚至没电时才进行充电,就属于过度放电了;当电池在20%~90%之间进行充电,且并不充至100%,则属于浅充浅放。

这里应该有很多人会感到奇怪:这么反复充,不是浪费了充电次数吗?非也。再看看上面的前提,电池寿命的依据是『完全充放循环次数』,而不是单次充电次数。那...为什么要这样浅充浅放呢?

从分子层面看,过度放电将导致负极石墨过度释放锂离子,使其片层结构出现塌陷;过度充电将把过多的锂离子硬塞进负极石墨结构中,而使得部分锂离子发生沉积,再也无法被释放。同时,过度放电会使得负极板的铜电镀到正极上,破坏正极的微观结构。

但好在充电技术也在进步,现在过充问题可以交给电源管理系统(BMS, battery management system)解决,该系统会严格控制进出电池的电量,从而保证电池一直在安全状态下工作。但是这样的电池管理系统精度有限,无法抵消过充过放对电池的影响。

因此,在日常用车中,较好不要把电池用光才充电,下班回家停车库的时候就可以即插即充。养成浅充浅放的好习惯,让你的电池损耗越慢。

习惯二:首选常规充电,少用快充

要弄明白这一点,首先要理清楚电池的充放电原理。

锂电池有两极,正极是锂化合物,负极为石墨。充电与放电,实际上就是一个化学能与电能相互转换的过程:充电时,在电场作用下,锂离子嵌入到负极的石墨碳层微孔,存储一定能量;放电时,发生化学反应,这些带着电荷的锂离子脱嵌,使正极处于富锂状态。这个过程,就形成了电流供电。

理想状态下,只要正负极材料的化学结构不发生变化,锂离子电池就能保证长时间、多次数循环。

但是!快充的原理是使锂离子快速从正极嵌出并嵌入负极,增大锂离子的流量。在电流增大时,电极负极(石墨)表面的一层半透膜 (SEI 膜)会有发生破裂,使电极材料和电解液相互反应,另外温度升高也会让电池内部发生副反应破坏电池上的化学物质,导致可逆性降低,多重原因使得电池容量不断减少。

这么说,那快充岂不是无用功?非也。现阶段的快充,主要目的还是应急。当时间有限又急需充电时,快充可以一解燃眉之急,但在日常用车中,慢充才是更妥当的选择。下班回家、停在车库,充上几个小时并不碍事还能保护电池。




习惯三:不要在极端温度下用车/充电

很多电动车车主肯定都纳闷过:为什么冬天到了,电动车续航直接减半?

一部分原因是电动车没有内燃机,不能利用发动机的废热制暖。而目前两种主流解决方案『热泵空调系统』和『电动压缩机空调系统+PTC』都有一个通病——大量吃电。

另一部分的原因就是低温环境对电池内部的电解液活性的影响。低温环境下,正负极材料中的带电离子的扩散运动能力变差,穿越电极与电解液的钝化膜变得更加困难,传递速度也因此降低。即使锂离子到达负极以后,在材料内部的扩散也变得不顺畅,甚至可能在负极形成锂凝结。短期反映为电池容量急剧减少,长期反映为电池寿命缩短。

在高温条件下,电解液活性较强,容易发生分解反应。分解产物与正极材料结合,对正极材料进行消耗。正极材料遭到腐蚀,晶格结构由于缺少足够物质支撑而发生坍塌,锂离子空位减少,正极对锂离子的容纳能力下降,使得电池容量减少。

同时,化学反应的副产物游荡在电解液中,可能附着在正负极电极的表面。电极表面被其它物质覆盖,阻碍了反应转化的顺利进行,电芯内阻增加。电量进一步减少。

习惯四:避免激烈驾驶和跑高速

      开头说到,真正决定电池理论寿命的关键因素是循环次数。理论上,每个电池包的循环次数都有一个限度,大致是800~1200次。不同于手机一天一冲,电动车的充电频率大致为一周一充,以此计算,达到同样的循环次数,有的人需要8年,有的人需要12年,这些多出来的时间都电池的真实寿命。一个良好的驾驶习惯,很大程度上能帮你拉开这样的差距。

激烈驾驶——耗电更快——充放电次数更频繁——循环次数消耗越快——电池年限缩短 这样简单的逻辑链大家应该都明白。

需要注意的是,经常开车的朋友肯定都知道急停、加速、堵车较费油,但电动车除了这几项,还有高速行驶。




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