今天小編分享的汽車經驗:新能源汽車的電池,壽命究竟有多少?,歡迎閱讀。
Hello 大家早上好!
相信很多擁有新能源汽車,以及想要購買新能源汽車的消費者,心裡都有過這樣一個疑問," 如果我買一台新能源汽車的話,大概可以開多久 "?
在油車時代,汽車的壽命多數是和發動機、變速箱這樣的大件挂鉤的。比如我常去的一家修理廠就接過一單 30 多萬公裡的寶馬 E70,因為變速箱久修不好,換一顆新的單價又太貴,最後車主只能含淚放棄。
到了電車時代,大家最心心念念的影響壽命的因素,則變成了電池。因為大家都是玩手機、電腦、平板過來的,在内存、性能劣勢展現出來之前,往往都是電池率先崩盤,這導致大家對電池壽命極為敏感。
而對于電池壽命,我們則總能在網絡上聽到各種聲音。有的車主痛斥車企沒良心,自己的愛車才跑了幾萬公裡就出現了 " 嚴重衰減 ",也有的車主曬出自己的車輛裡程,用車近十年,裡程衰退卻少之又少。這又是為什麼?
新能源汽車動力電池的正常壽命應該是多少?導致裡程出現嚴重衰退的原因的又是什麼?如果你也對這些問題感興趣,以下不妨讓我們來簡單了解一下。
動力電池的壽命為什麼會衰減?
锂離子電池的化學特性決定
首先,我們需要知道一件事,新能源汽車采用的三元锂電池和磷酸鐵锂電池,都屬于锂離子電池。而不管你用還是不用,锂離子電池的壽命都會逐漸衰減,這是其化學特性決定的。
如何理解這個化學特性呢?簡單來說,锂離子電池是通過氧化還原這一化學反應來實現充放電的。在充電時,位于正極的锂金屬會被氧化成锂離子,并通過電解液和隔膜跑到負極;而在放電時,這些锂離子又會反過來跑回正極。
可以看出,锂離子對電池壽命至關重要,但問題來了,并不是所有锂離子都能保證成功跑到終點。因為随着時間的推移,電池内部的電解質等材料會慢慢失活、變質,使得锂離子的流通阻力越來越大,導致壽命降低。
此外,就像車流中同時存在快車和慢車一樣,锂離子們的流通速度也是不一樣的,例如在充電(尤其快充)時,有些锂離子會因為來不及在負極飽和前嵌入,導致沉積在負極表面形成锂枝晶。這也會不斷消耗锂離子,最終影響壽命。
循環壽命是最主要的影響因素
針對锂離子電池特性的這兩種情況,行業内總結出了兩個概念用以定義動力電池的壽命,其中第一個是日歷壽命,另一個是循環壽命。
先來說日歷壽命。就像前面提到的,在完全不使用的情況下,锂離子電池内部材料也會随時間衰減,而從電池嶄新出廠到容量跌至國标規定下限的時間,就是日歷壽命。
但通常來說,我們是不知道動力電池的日歷壽命的,因為這個概念聽起來像極了 " 保質期 ",對那些用車頻率不高、想要長期保有的消費者來說很不利。此外,長期停置也并不符合多數消費者的用車場景,所以我們才很少見到有關日歷壽命的讨論。
不過,如果一定要給日歷壽命加一個時限的話,一般的锂離子電池日歷壽命,基本都在 8-15 年以内,這一點也可以從各車企的電池質保年限中窺出一二。
而對比之下,循環壽命則更加主流。其定義是指容量在跌至國标規定下限的時間前,電池能實現的總循環次數,而電池滿充滿放一次,就是一次循環。理論上,三元锂的循環壽命在 800-1500 次左右,而磷酸鐵锂則可以達到 2000-2500 次左右。
車主的用車習慣放大了劣勢場景
目前消費者們針對電池壽命的讨論,其實主要是圍繞循環壽命展開的,而基于锂離子電池的特性,導致實際循環壽命千差萬别的主要原因,實際還是出在車主不同的用車習慣,對動力電池内部锂離子的影響上。
影響最大的莫過于放電深度。比如很多人在節假日期間會選擇長途駕駛,然後一次性将電池電量從 100% 消耗到非常極限的個位數,然後再繼續充滿電,再如此循環。
這種無限接近 100% 的放電深度,會讓負極結構内的锂離子大量脫出,使原有的負極結構塌縮,而塌縮的那部分又會和電解液發生反應——就相當于人在被野獸撕咬掉一塊肉後,傷口慢慢結痂一樣。雖然傷口是好了,但那部分肉不會再長出來了。
同理,負極結構在和電解液發生化學反應,形成一層起到絕緣作用的 SEI 膜,雖然結構暫時穩定了,但能夠容納锂離子的容積小了,電池容量也就減小了。
除了深度放電,影響循環壽命的另一因素就是溫度,因為過高或過低的溫度會放大 SEI 膜的弊端。SEI 膜的產生本身就會消耗锂離子,而溫度越高,SEI 膜的厚度就會越厚,進一步限制锂離子電池的性能。
在溫度升高的同時,SEI 膜還會開始和附近的電解液、活性材料發生化學反應,產生大量的熱。過去新能源汽車熱管理技術不成熟時,有些電車在高溫時發生自燃的原因,就來自于這裡。
這也就意味着,如果想讓 SEI 膜不出幺蛾子,我們就得想辦法給新能源汽車找一個溫度适宜的停車環境;不過,對電池溫度的控制也屬于車企 BMS 工作的一環,所以那些擁有豐富動力電池研發經驗的車企,理論上他們的 BMS 策略也更加成熟,更能幫助消費者控制動力電池的工作溫度。
超充的影響實際并不大
以上兩點實際就是影響循環壽命最大的因素了,不過我猜肯定還有人會問,使用超充會不會影響電池壽命?對于這點也不必擔心,因為影響并不大。
比如近幾年國際上對超充有一個定義标準,叫做 XFC,即動力電池能量密度≥ 200Wh/kg、充電樁功率≥ 400kw,能在 15 分鍾内将電池充至 80%。這一标準目前是行業内公認的發展方向。
在國内,像寧德時代、弗迪電池、蜂巢能源、巨灣技研這樣的頭部動力電池供應商都具備生產滿足 XFC 能力的電池,這些電池在使用超充時的壽命就能基本追平标準充電。
而非 XFC 标準的電池在超充時也不會有太大的差别,因為超充是分充電區間的,而 BMS 也會在最後進入恒壓充電階段,緩慢讓電池飽和,避免锂枝晶的過量產生。
不必對電池壽命太過擔心
雖然車主不同的用車習慣會給動力電池的壽命帶來一定程度上的影響,不過作為消費者,我們也不必因此就對動力電池的壽命抱有太大的心理壓力,放開心正常開就行。因為除了車企的 BMS 加持之外,動力電池本身的循環壽命,實際比我們想象的要長。
比如上圖展示的是小鵬 P7 80 度動力電池的銘牌,其中提到了執行标準 GB/T 31484/86-2015,就是國家對電池壽命提出的強制标準,而這一标準要求,在 1000 次充放電循環之後,電池必須保證不少于初始狀态 80% 的容量。
這裡,我們假設這台小鵬 P7 是 2022 款 562E 版本,它的 NEDC 續航裡程是 562km,那麼在國标 1000 次充放電循環内,這台車就能跑 562*1000=56.2 萬公裡的 NEDC 總裡程,而即使實際續航裡程減半,也還有 28.1 萬公裡,足夠覆蓋大多數人的換車周期了。
順便再多說一嘴,車企在研發周期中普遍會有一道驗證流程,其中就會針對動力電池的循環壽命進行各種條件下的驗證,以保證符合國标要求,所以這種計算方式還是非常值得參考的。
我們要如何維護電池壽命?
上一部分洋洋灑灑講了很多,而實際影響新能源車動力電池壽命的主要就是深度放電和電池溫度,其中深度放電與車主的用車習慣關系很大,而電池溫度既要看車主的用車環境,也要考驗車企的 BMS 策略。
此外,對于我們普通消費者而言,想要維護電池壽命,最主要的辦法還是發揮我們自己的主觀能動性,通過學習更加科學的用車方式來達成目标。
比如深度放電場景,除非情況特殊,我建議大家盡量不要 " 玩極限 ",尤其不要像某些汽車媒體那樣,為了測試一個所謂的最大續航,故意把一台車開到徹底沒電,這種就是噱頭遠大于參考價值。
在下次充電之前,我們最好能給電池留下 10-20% 的剩餘電量,并且也不必追求次次充滿,只充到 90-95% 即可,這點對于三元锂電池來說更值得講究,因為它的循環性能天生不如磷酸鐵锂電池。
其次就是動力電池的工作溫度,一般來說,15-35 攝氏度的工作溫度是最适合锂離子電池的,所以在停車場景的選擇上,四季恒溫恒溼的地庫是個更不錯的選擇。
當然,以上這些對于我們消費者來說還是太苛刻了,畢竟我買車就是為了服務于我,憑什麼讓我去遷就于車呢?所以,最穩妥的選擇還是購買那些成熟大廠推出的高級别新車,這些車企不僅擁有相對更成熟的 BMS,在電池散熱方面也會給予更高成本的方案,通過結構、工藝來彌補锂離子電池材料上的先天不足。
總結一下
總結來看,我們對動力電池壽命的擔憂實際是略有一絲多餘的,因為在國家标準下,很多新能源車的裡程是足夠我們使用到換車的,而在此基礎上,車企也會提供有關電池的各項質保政策。
作為消費者,我們可以嘗試了解更多有關科學用車的知識,比如嘗試着多看看說明書,因為裡面會講到很多正确的用車方式,而這些知識的可靠性肯定是遠大于你從其他娛樂性平台獲取的,這樣就能夠更進一步保證電池壽命。
而對于車企與媒體,我覺得二者也應該多為消費者考慮,比如
車企可以把營銷重點多放到售後部分來,為消費者提供更直接有效的用車養車建議,而不是把這些建議都 " 藏 " 到說明書裡。
而
作為媒體,我們也會從長遠角度出發,盡媒體應有的職責,多向大家傳遞正确、有用的汽車知識,幫助大家更全面、更科學地認識并使用汽車。由此一來,大家很多的選車、用車難題及困擾,也就從根本上迎刃而解了。
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