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    电动汽车快充到底对电池有没有影响?

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    懂车老王2023-11-20

    电动EV对超充的需求最大。几分钟内为电动汽车充满电,等同于将 50 升燃油注入可提供 600 kWh 能量的油箱中。在电化学装置中存储如此大的能量并不实用,因为具有如此容量的电池重达 6 吨。大多数锂离子电池每公斤只能产生约 150Wh 的电量;化石燃料产生的能量大约高出 100 倍。

    燃料

    质量能量 (WH/KG)

    体积能量 (WH/L)

    氢气(350 巴)*

    39,300

    750

    液态氢*

    39,000

    2,600

    丙烷

    13,900

    6,600

    丁烷

    13,600

    7,800

    柴油燃料

    12,700

    10,700

    汽油

    12,200

    9,700

    天然气(250 巴)

    12,100

    3,100

    体内脂肪

    10,500

    9,700

    乙醇

    7,850

    6,100

    黑煤(固体)

    6,600

    9,400

    甲醇

    6,400

    4,600

    木材(平均)

    2,300

    540

    锂钴电池

    150

    330

    锰酸锂

    120

    280

    飞轮

    120

    210

    镍氢电池

    90

    180

    铅酸蓄电池

    40

    64

    压缩的空气

    34

    17

    超级电容器

    5

    73

    ** 氢具有最高的能量质量比 (Wh/kg),但体积能量 (Wh/l) 揭示了储存和运输方面更真实的情况。按体积计算,柴油的比能几乎是纯氢的 14 倍(350 bar 或 5,000 psi 下为 750Wh/l)

    当电池电量耗尽时进行超快速充电,然后在达到 50% SoC 或更高时逐渐减少电流,这称为步进充电。笔记本电脑行业多年来一直采用分步充电,电动汽车也是如此。充电电流必须与电池类型相协调,因为不同的电池系统在充电接受方面有不同的要求。电池制造商不会将充电率作为 SoC 的函数来发布。

    汽车行业需要超快充,这也是必然发展。目前老王了解到,行业中正在通过将锂离子电池加热到一定温度来应对,以防止锂沉积,同时限制高温下发生的固体电解质界面(SEI)的生长。选择的充电温度为 60°C (140°F),在充电期间通过加热元件加热,然后使用电动汽车的车载冷却系统冷却至约 24°C (75°F),以限制电池处于高温状态的时间。这使得锂离子电池能够在 10 分钟内以大倍率充电至 80% SoC。当然,电池极片材料也会是一个影响因素。

    但即便有上述解决方案,脱离电池寿命谈6C、5C或4C的快充也是没意义的,目前几乎所有乘用车动力电池,厂商都是允许系统显示电量比实际情况少10%左右的这种设定,来掩盖电池的逐渐恶化,然后在接下来使用的1-3年中,慢慢释放之前的10%存电来与之前的90%动态匹配,这样会给用户一种错觉就是——电池在最初的三年中寿命看起来非常不错,在这之后,很多品牌的电池就会很快劣化。

    当然不是每辆车都会,所以厂商几年后会通过个性化OTA再做一次这样的循环来维持品牌口碑,这是行业中公开的秘密了。而目前的4C或者更激进的5C充电会让这种“悄无声息的”OTA变得更加频繁。

    以某知名电池供应商的4C快充圆柱电芯为例,在纯慢充、快充各一半以及一直4C三种的场景中进行交叉对比试验后,研究人员发现,一直遵循慢充的循环寿命能达到2000次以上,相比之下,快慢各半的充电原则下,电池循环寿命缩水至1200次上下,试验人员又进一步试了纯4C充电,最终又会打折大概是800次循环寿命左右。

    之前的一些试验测试的是电量20-80%的,而全充全放的测试成本过高,很可能长期全充全放的4C充电倍率车型循环寿命是不到800次的。当然,这些试验都只是针对单个电芯来说的,整体电池包如果有更优化的策略,肯定电池包寿命是更长久的。

    值得注意的是,以这款量产电芯的计算循环寿命来看,即便是下降到800次,也有很可观的公里数了,再加上目前很多新能源车都是混动车型,所以这些纯电里程倒是也足够让用户用不少年头,只不过二手接盘侠感受会不佳。

    另外,电池特性一定要明确,用户一定得了解这个,就是环境条件对锂沉积的影响如下:

    当锂离子在低温下超快速充电时,锂沉积物会增加

    如果锂离子电池超快充电超过给定的充电状态水平,就会发生沉积

    据说,随着锂离子电池老化,由于内阻增加,这种积累也会增加。

    多数研究报告显示,电池循环寿命的减少其主要影响因素是电池的温度以及电池的活性物质,锂电池的充电放电本质是锂离子在电池的正负极之间的转移,电能和化学能相互转换的过程。无论是快充还是普通充电,都会造成电池损耗,因为电池运行时,锂离子会移动到石墨(负极阳极)并停留在那里,氧化还原完成时,理论上锂离子应该全部移回阴极。但实际上,少量的锂化合物会以薄膜形式保留在阳极上。

    每次给电池充电时,它就会变得更厚。最终锂不能再与石墨相互作用。这就是电池的损耗基本来源,而这个过程是渐变且正常的现象,目前的快充是通过提升电流或电压,功率增大,加速电能和化学能互相转换的速度,充电就显得更快了。这个过程最主要影响电池损耗的因素是温度。如果一款电池能够有效控制电池的温度,做到精确化、智能化,将会成为更有竞争力的产品。

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