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從手機(jī)到汽車 鋰電池簡(jiǎn)單/復(fù)雜應(yīng)用詳解(上)

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關(guān)鍵詞: 鋰電池,鋰離子電池,動(dòng)力電池

      鋰電池在生活中的應(yīng)用突然擴(kuò)大了,主要源于智能手機(jī)、穿戴設(shè)備、電動(dòng)自行車和新能源汽車的廣泛使用,這些年來關(guān)于如何使用電池的小貼士,鋰電池爆炸等新聞不斷,但其中經(jīng)常包含很多誤導(dǎo)性信息。這篇文章中我們從鋰電池的簡(jiǎn)單應(yīng)用到復(fù)雜應(yīng)用一一說起。

      從手機(jī)到汽車 鋰電池簡(jiǎn)單/復(fù)雜應(yīng)用詳解(上)

      衡量電池性能好壞,有以下幾個(gè)重要指標(biāo):

      一、充放電倍率

      最高越好。“C”是形容電池充放電電流大小的專用符號(hào)。1C放電就代表1小時(shí)內(nèi)把電池從滿電放到空的電流大小。iPhone 6電池容量為1810mAH,那么這顆電池的1C放電電流就是1.81安培;比亞迪e6電動(dòng)汽車中使用的每顆電池容量是200AH,則這個(gè)電池1C放電電流就是200安培。一個(gè)電池如果用高倍率放電,通常放出的能量比低倍率少。

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     不同放電倍率下放出的電量

      從上圖測(cè)試結(jié)果可知這顆動(dòng)力電池使用10C放電放出的能量只有1C放電下的85%,使用20C放電放出的能量只有1C放電下的70%。

      二、充放電循環(huán)次數(shù)

      最多越好。500次是鋰電池的常見值,根據(jù)不同材料制作的鋰電池充放電次數(shù)從300-3000次不等。這個(gè)值的具體含義每個(gè)工廠可能略有不同,大致可以理解為:按廠商規(guī)定的充放電倍率(比如1C放電,0.3C充電;每次從0%充放到100%,照此循環(huán))下,500次循環(huán)后,電池容量還剩最初的80%。充放電次數(shù)和使用習(xí)慣的關(guān)系太大了,我們舉幾個(gè)例子。

      1、充放電強(qiáng)度對(duì)循環(huán)次數(shù)的影響

      工廠標(biāo)注:每次從0%充放到100%,1C放,0.3C充,500次后容量衰減到80%,這是最嚴(yán)苛的測(cè)試循環(huán),也可以不這么嚴(yán)格,看下面

      如果每次電量的循環(huán)都在25%-75%,1C放,0.3C充,2000次后容量衰減到80%

      如果每次電量的循環(huán)都在50%-100%,1C放,0.3充,1800次后容量衰減到80%

      2、淺充淺放對(duì)壽命的影響

      工廠標(biāo)注:每次從0%充放到100%,1C放,0.3C充,500次后容量衰減到80%,是最嚴(yán)苛的測(cè)試循環(huán),也可以不這么嚴(yán)格,看下面

      每次電量的循環(huán)都在25%-75%,1C放,0.3C充,2000次后容量衰減到80%

      每次電量的循環(huán)都在50%-100%,1C放,0.3充,1800次后容量衰減到80%

      以上兩個(gè)例子可看出充放電的倍率越小、越有利于壽命提升;淺充淺放也有利于壽命提升。

      三、內(nèi)阻

      越小越好,這個(gè)參數(shù)隨負(fù)載輕重、溫度等因素隨時(shí)變化,隨著電池壽命減少,內(nèi)阻也在逐漸增大。內(nèi)阻越小的電池越可以高倍率充放電,18650的普通電池內(nèi)阻在50mΩ左右,動(dòng)力型的18650電池在15mΩ左右。想知道內(nèi)阻多大需要用專用的設(shè)備測(cè)量,普通萬用表不行。

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      測(cè)量電池內(nèi)阻的工具

      四、電池一致性

      采用相同材料、相同工藝生產(chǎn)的電池在容量、內(nèi)阻、充放電曲線上的一致性越高越好。電池能否大規(guī)模組成電池組這一點(diǎn)非常關(guān)鍵,電池組規(guī)模越大對(duì)一致性要求越高。

      下面幾頁我們將按應(yīng)用的難易程度:

      1、手機(jī)、平板、穿戴設(shè)備中的鋰電池

      2、筆記本電腦和移動(dòng)電源中的鋰電池

      3、電動(dòng)自行車中的鋰電池

      4、電動(dòng)汽車中的鋰電池

      分別介紹一些知識(shí),這樣分頁是按電池規(guī)模從小到大排序的。

      手機(jī)、平板、穿戴設(shè)備中的鋰電池

      為什么說這個(gè)領(lǐng)域是最簡(jiǎn)單的呢?因?yàn)檫@些設(shè)備里只有一塊鋰電池,而且基本都是三元鋰電池。三元的意思是三種元素:鎳、鈷、錳、這種鋰電池的正極材料Li(NiCoMn)O2,不是完全一樣的,會(huì)根據(jù)使用要求對(duì)三種元素的配比做調(diào)整。

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      一、充放電倍率

      在數(shù)碼設(shè)備中使用的電池通常對(duì)此項(xiàng)要求很低。你很難一個(gè)小時(shí)內(nèi)把滿電的手機(jī)用到自動(dòng)關(guān)機(jī)吧?也沒人會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)續(xù)航只有1小時(shí)的數(shù)碼設(shè)備。至少都可以續(xù)航3小時(shí),所以電池的放電倍率達(dá)到0.3C左右就能滿足需求,充電要求往往也很低,通常3-4小時(shí)充滿的數(shù)碼設(shè)備大家都能接受,所以充電上對(duì)電池提出的要求也是0.3C左右。

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      不論國(guó)產(chǎn)還是松下、三星之類的進(jìn)口鋰電池,1C放電是最起碼的規(guī)格,數(shù)碼設(shè)備對(duì)電池放電的要求都遠(yuǎn)低于電池行業(yè)的普遍標(biāo)準(zhǔn)。充電倍率上和電池行業(yè)目前能做到的基礎(chǔ)指標(biāo)大致相當(dāng),如果沒有極特殊設(shè)計(jì)一般也不用擔(dān)心。

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    OPPO的電池閃充特性,對(duì)充電提出了較高要求

      最近手機(jī)行業(yè)出現(xiàn)了特例,以O(shè)PPO為代表提出了快充的特性,實(shí)際上對(duì)電池廠商提出了特殊需求。以O(shè)PPO最新的N3來說,VOOC閃充承諾30分鐘充滿75%的電量,這算下來就是3C的充電電流,是普通手機(jī)電池充電倍率的10倍,N3賣3999元也貴的有道理,起碼這個(gè)電池就會(huì)比一般電池貴一、二倍。

      二、充放電循環(huán)次數(shù)

      數(shù)碼設(shè)備中,手機(jī)算是使用強(qiáng)度最高的產(chǎn)品,我們按一天一充計(jì)算,循環(huán)次數(shù)是500次就是500天壽命,這樣算對(duì)嗎?其實(shí)是脫離了使用條件,所以是錯(cuò)的。500次的循環(huán)指的是1C放電,0.3C充電下連續(xù)循環(huán)500次,電池容量還剩最初的80%。但我們平時(shí)使用手機(jī)放電倍率遠(yuǎn)小于1C,往往是0.01C-0.5C之間。所以循環(huán)次數(shù)通??梢?00次后還有80%電量剩余,這已經(jīng)2年時(shí)間了,手機(jī)也快過時(shí)了。蘋果在這方面設(shè)計(jì)的很精明,它有意不使用大電量的電池,不但可以獲得輕薄的優(yōu)勢(shì),還因?yàn)?年后你必然要換下一代iPhone了,干嘛非要多花成本在電池上呢?至于有一些人一年就明顯感覺續(xù)航少了,也是確有原因的,之后分析。

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      隨時(shí)保持100%電量并不好

      其他數(shù)碼設(shè)備,比如平板電腦,電池充放周期就更久了,但有時(shí)也會(huì)發(fā)現(xiàn)不到2年續(xù)航就明顯下降了,這個(gè)原因也是有解釋的,看完整篇文章你就會(huì)知道。

      三、電池內(nèi)阻

      沒有特別解釋的。

      四、電池一致性

      沒有特別解釋的。

      筆記本電腦和移動(dòng)電源中的鋰電池

      筆記本電池規(guī)格常見的4芯、6芯,8芯什么意思?這指的是18650電芯數(shù)量,以8芯為例,有2種組合方式,一種是2串4并,一種是4串2并,具體采用哪一種要根據(jù)筆記本廠商電壓變換電路的設(shè)計(jì),和電池倉形狀。

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      4芯筆記本電池

      這種說法也可以形容移動(dòng)電源,市售正經(jīng)品牌的移動(dòng)電源10400mAh容量的產(chǎn)品就是由4節(jié)2600mAh的18650電芯并聯(lián)而成。由于三星SDK為了搶占中國(guó)市場(chǎng),對(duì)大訂單采取低價(jià),甚至賠本賣1美元/顆,所以很多大牌子移動(dòng)電源廠商很喜歡用這種既便宜質(zhì)量又好的電芯,也因?yàn)閱晤w容量為2600,所以移動(dòng)電源的容量經(jīng)常是2600mAh的倍數(shù):5200mAh,7800mAh,10400mAh。

      一、充放電倍率

      新的筆記本電池少有1小時(shí)就放光電的情況,所以放電倍率1C對(duì)他們來說已經(jīng)足夠,充電的要求也不高,比如筆記本電池在3-4小時(shí)內(nèi)充滿大家都可以接受。而對(duì)移動(dòng)電源來說對(duì)電池充放電倍率的要求就更低了,幾乎是所有數(shù)碼設(shè)備中最低的。

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    小米10400移動(dòng)電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)

      以目前市場(chǎng)中10400mAh(3.7V)的移動(dòng)電源來說,最大輸出電流為2A(5V),也就是用最大電流也需要3.7個(gè)小時(shí)才能放光電,放電倍率只要滿足0.3C都?jí)蛴?。充電方面,通常的?guī)格是10400mAh配備一個(gè)1.0A的輸入口。這樣充電的倍率只有0.13C。這就是為什么移動(dòng)電源劣質(zhì)產(chǎn)品特別多的原因:哪怕是正規(guī)廠商也可以購買電池市場(chǎng)中性能最低檔(注意,性能低和質(zhì)量差并不完全等同,但還是高度相關(guān)的)的產(chǎn)品用在移動(dòng)電源中,而且還可以滿足使用規(guī)格的需求。

      二、充放電循環(huán)次數(shù)

      筆記本和移動(dòng)電源使用頻率相較于手機(jī)大幅降低,手機(jī)最多三天充一次,但是移動(dòng)電源和筆記本平均下來往往一周都不一定能完成一次充放電,這樣算下來,只要保證50次充放電壽命就能撐一年。對(duì)于成熟的鋰電池來說最差最差也能提供300次的循環(huán)壽命,這個(gè)次數(shù)對(duì)使用筆記本和移動(dòng)電源的人來說都?jí)蛘J褂?年的了。

      而我們往往用不到這么久就更新?lián)Q代了,所以尤其是移動(dòng)電源這個(gè)行業(yè),實(shí)際使用中的輕負(fù)載和低頻率的充放電次數(shù),讓我們很難察覺到產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。一些無良的廠商就會(huì)用最差的電芯,甚至把拆機(jī)電芯用在移動(dòng)電源上。拆機(jī)電芯可能從前用在其他設(shè)備中,已經(jīng)循環(huán)了400次,按壽命看還有100次就要淘汰了,而100次也足夠讓移動(dòng)電源撐上兩年時(shí)間,所以廢物利用買來裝移動(dòng)電源里面,根本不會(huì)有人發(fā)現(xiàn)。

      相對(duì)移動(dòng)電源來說,筆記本中的原配的電池電芯都來自國(guó)際大廠。但我們也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)周圍有人的筆記本買來不到2年電池續(xù)航就大幅下降了,這是什么原因呢?

      還記得上一頁說到平板電腦使用周期不頻繁,但有的也會(huì)出現(xiàn)1-2年,電池續(xù)航就大幅下降吧?其實(shí)他們都是由同一個(gè)原因引起的:電池保存不當(dāng)。

      如果你經(jīng)常沒事就把電池充滿,或者充電線一直插在設(shè)備上,那就隨時(shí)維持最高電量,電池容量就會(huì)快速減少。這個(gè)原因涉及到鋰電池的結(jié)構(gòu)。

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      鋰電池內(nèi)部簡(jiǎn)圖

      鋰電池的正極是由含有鋰離子的金屬氧化物組成,負(fù)極一般是石墨構(gòu)成的晶格,充電時(shí)鋰離子向石墨一端移動(dòng),最終鉆入由石墨構(gòu)成的穩(wěn)定的晶格中,蓄勢(shì)待發(fā)??梢匀菁{鋰離子的晶格越多,可以移動(dòng)的鋰離子越多,電池容量越大。長(zhǎng)期滿電存放主要影響的是可以移動(dòng)的鋰離子數(shù)量,因?yàn)闈M電后電池達(dá)到4.2V電壓,維持的高電壓讓電解液和電池的正負(fù)極均發(fā)生一些反應(yīng),而這些反應(yīng)在3.0V-3.7V的狀態(tài)下雖然也在發(fā)生,但是非常微弱。這種反應(yīng)在電極上生成了鈍化膜,電壓越高膜越厚,膜越厚可以移動(dòng)的到負(fù)極鉆入石墨晶格的鋰離子數(shù)量越少。于是宏觀上的表現(xiàn)就是電池容量衰減。

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      負(fù)極石墨組成的“小房子”,供鋰離子鉆入鉆出

      什么算“長(zhǎng)期”呢?在我看來7天就已經(jīng)足夠造成惡劣影響了。有多惡劣?這里有個(gè)例子,玩兒航模的人有2塊規(guī)格一樣的全新三元材料鋰電池A和B,6月份買來同時(shí)存放,A剩余電量30%存放,B充滿100%存放,3個(gè)月后測(cè)試電池容量,A容量為最初的98%,B容量為最初的60%。沒錯(cuò),影響就是如此惡劣,所以你的筆記本電池經(jīng)常長(zhǎng)期維持高電壓,一年后續(xù)航大幅下降也就不要稀奇了。手機(jī)是最不容易遇到長(zhǎng)期滿電存放的設(shè)備,因?yàn)榧幢愠錆M了,也一直在使用,不到幾個(gè)小時(shí)電壓就降下來了。但手機(jī)偶爾也會(huì)遇到這個(gè)問題,比如充滿電后關(guān)機(jī)了,這時(shí)沒有任何耗電,電池就一直維持高壓,也許一周后你打開盒子一看,電池已經(jīng)鼓包了。

      正確的做法是充30%-40%的電量,然后長(zhǎng)期保存。

      三、電池內(nèi)阻

      沒有特別解釋的。

      四、電池一致性

      木桶效應(yīng)說的是一個(gè)木桶能盛多少水取決于圍城木頭中最短的那個(gè)木片的高度,放在鋰電池組上來形容一致性再好不過了。電池一致性表現(xiàn)不好對(duì)并聯(lián)組數(shù)比較多的電池影響更大。

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     筆記本的6芯電池示意圖

      假設(shè)圖中6芯電池中第三顆18650因?yàn)槟撤N原因容量下降的比較快,很快容量就只剩下75%了,他們6個(gè)是并聯(lián)在一起的,那么放電過程中第三顆電池會(huì)最早達(dá)到放電終止電壓,于是不論另外5顆電池還有沒有電量,電池組放電都會(huì)停止。充電時(shí)也是一樣。結(jié)果另外5顆電池沒有任何問題,也都跟著有問題的18650同步充放電,這組電池從外部看就是嚴(yán)重容量衰減的。實(shí)際上里面只有一顆有問題。這就是電池一致性的重要性的體現(xiàn)。

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      電動(dòng)自行車中的鋰電池

      綠源、新日等品牌從2010年開始進(jìn)入每個(gè)家庭,但那時(shí)絕大多數(shù)電動(dòng)車用的都是鉛酸電池。從2012年后開始出現(xiàn)了采用鋰電池的電動(dòng)自行車,常見的規(guī)格是電壓36V-48V,容量8Ah-12Ah。帶腳蹬子的那種電動(dòng)自行車如果使用48V12Ah的鋰電池,純電續(xù)航達(dá)50公里。

      一、充放電倍率

      驅(qū)動(dòng)自行車對(duì)充電方面沒有特別要求,常見的充電倍率是0.1C-0.3C之間,電池廠輕松達(dá)標(biāo),但放電倍率上稍高,至少要滿足1C,這對(duì)電池廠來說壓力也不大。但是目前還有一種電動(dòng)摩托車,采用踏板摩托車外形,時(shí)速甚至可以超過100km/h,這種車對(duì)電池的要求一下提高到2C-3C,所以如果你是自己組裝這種高性能電動(dòng)車,選購電池時(shí)要計(jì)算好。

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      鋰電池在箭頭處

      廠商配的電池往往不用操心,自己配的電池一般有3種類型:磷酸鐵鋰電池,三元鋰電池,動(dòng)力三元電池。他們最高的放電倍率分別是:2C,1.5C,10C。你也可以通過增大電池組的容量來提升1C放電對(duì)應(yīng)的電流。

      二、充放電循環(huán)次數(shù)

      磷酸鐵鋰電池壽命約2000次,三元鋰電池約800次,動(dòng)力三元鋰電約800次。但是由于電動(dòng)自行車中往往不是單體電池,木桶效應(yīng)導(dǎo)致成組后第一次出現(xiàn)容量上的故障,時(shí)間上會(huì)提前,大約是單體壽命周期的1/4到1/2。

      當(dāng)然,這也和使用習(xí)慣相關(guān)。剛剛說過的一切規(guī)律在這里都適用,因?yàn)槲覀冞@里涉及到另一種正極材料:磷酸鐵鋰了,所以要單說一下。

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     改裝電摩中使用的磷酸鐵鋰電池組

      磷酸鐵鋰的能量密度比三元鋰電低40%,同樣能量的電池磷酸鐵鋰體積大,分量沉,優(yōu)勢(shì)在于循環(huán)次數(shù)多,好保養(yǎng)。比如還是剛剛所說的條件,三元鋰電滿電存放3個(gè)月,電池容量衰減到初始的60%,但磷酸鐵鋰面對(duì)這樣嚴(yán)酷的存放條件還可以保持90%,雖然也損失了,但遠(yuǎn)沒有三元鋰電那么嚴(yán)重。

      這個(gè)原因和磷酸鐵鋰絕大部分能量(85%以上)都集中在3.2V電壓上有關(guān),雖然這種電池充電的截止電壓有3.6V,但從3.6V到3.2V的區(qū)間內(nèi)存儲(chǔ)能量還不到總能量的1%,即便充滿后,放置幾分鐘電壓也會(huì)回落到3.2V。所以磷酸鐵鋰自動(dòng)維持低的電壓應(yīng)力。不容易形成鈍化膜。 

      三、電池內(nèi)阻

      沒有特別解釋的。

      四、電池一致性

      一致性問題更加重要,目前電動(dòng)自行車采用的單體電池大致有2類:

      1、小單體電池,也就是18650電池,容量2.2Ah-2.6Ah,每組電池單體數(shù)量200個(gè)-500個(gè)。

      采用小單體組成電池組,要組120V100Ah電池組

      2、大單體電池,容量一般為20Ah-40Ah之間,每組電池單體數(shù)量15個(gè)-30個(gè)。

      我們以72V40Ah的電池組為例,如果采用小單體電池,就需要20串19并的方式,共380顆18650電池。每20顆首尾相接為一條,19條電池組在任何時(shí)候充放電都要求電壓差在0.02V以內(nèi),聽上去要求很高,但實(shí)際上卻不像想象中的難,因?yàn)?8650電池的工藝已經(jīng)非常成熟,同批次電池的一致性相當(dāng)?shù)暮谩?/p>

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     大單體磷酸鐵鋰電池,各種規(guī)格

      如果采用20Ah大單體電池,就需要20串2并的方式,共40顆大單體電池,只要這40顆工作起來同步就沒問題了,總得來說大單體電池成組后在一致性上出現(xiàn)問題的幾率更小。不利因素也有,如果是磷酸鐵鋰的大單體電池,一致性會(huì)比三元鋰電差很多,所以電池組都需要再添加一個(gè)自動(dòng)均衡的電路,在每次充電的末尾判斷哪一顆電池需要單獨(dú)多充一會(huì)兒電,來解決磷酸鐵鋰一致性不佳的弱點(diǎn)。

      一致性問題在這里已經(jīng)上升到很重要的地位,但還沒有到極致。

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      電動(dòng)汽車中的鋰電池

      電動(dòng)汽車中的鋰電池是最復(fù)雜的應(yīng)用,因?yàn)殡姵孛媾R大功率充放、大容量存放、高頻率使用、長(zhǎng)時(shí)間行駛等需求,所用的電池均是正規(guī)大廠高規(guī)格產(chǎn)品,電動(dòng)汽車?yán)锾蕴鰜淼膹U舊電芯往往給電動(dòng)自行車裝上,都仍有用武之地(當(dāng)然,這屬于奸商行為),通常的做法是淘汰給儲(chǔ)能電站用來儲(chǔ)存風(fēng)能、太陽能。

      一、充放電倍率

      根據(jù)不同車,差別很大,大家熟知的比亞迪秦用了152顆單體容量為26Ah的磷酸鐵鋰電池,放電電壓曲線積分得到總能量10.5KWh,秦的電動(dòng)機(jī)最大功率是110KW,秦的電池就要求10C的放電倍率。比亞迪的另一個(gè)純電動(dòng)車e6的電池?fù)碛心壳俺擞密囎畲蟮碾姵厝萘浚?3KWh,所以要實(shí)現(xiàn)較大功率并不需要電池放電倍率很高,e6電池的放電倍率是1.5C。純電動(dòng)汽車電池容量最大的公交車,比如比亞迪的13.8米長(zhǎng)的電動(dòng)大巴車K9,電池容量324KWh,由于電池容量巨大,對(duì)于180KW的功率來說電池放電倍率只需要0.5C即可。

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    比亞迪K9電動(dòng)大巴賣到以色列

      還有一些非插電式混動(dòng)汽車,電池容量?jī)H有1.5KWh,但電動(dòng)機(jī)的最高功率達(dá)到30KW,則這些汽車中用到的電池放電倍率可能有20C,這相比移動(dòng)電源的應(yīng)用場(chǎng)景0.2C來說大了100多倍。

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      凱美瑞混動(dòng)版,就需要用動(dòng)力電池,放電倍率較高

      純電動(dòng)汽車大都設(shè)置了快充和慢充兩種充電方式,快充最慢2小時(shí)充滿,這樣充電倍率就是0.5C。還有更夸張的,比如特斯拉的老板馬斯克就希望下一代特斯拉充電時(shí)間可以縮減到10分鐘,這樣的話充電倍率至少要6C了。

      二、充放電循環(huán)次數(shù)

      新能源汽車的設(shè)計(jì)時(shí),電池壽命要長(zhǎng)于整車壽命。所以電池壽命至少保證車輛正常行駛30萬公里,這一點(diǎn)絕大部分已經(jīng)發(fā)布的純電、混動(dòng)車都沒有問題。以比亞迪e6來說,純電續(xù)航300公里,電池容量63KWh,按2000次循環(huán)壽命算,就是60萬公里(實(shí)際是略少于60萬公里的,想想為什么?)這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般車主對(duì)總里程的需求。

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    比亞迪e6出租車司機(jī)

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     總里程超過50萬公里的e6

      實(shí)際測(cè)試中比亞迪從2010開始在深圳運(yùn)營(yíng)850輛e6出租車,到現(xiàn)在為止已經(jīng)有幾十輛車的總里程超過50萬公里,我7月份曾經(jīng)去深圳專門探查e6純電動(dòng)出租車的情況,看他們是不是一組電池從出廠一直用到現(xiàn)在的,有幸遇到了一位總里程50萬公里的司機(jī),他以名譽(yù)保證,不但沒換過電池,續(xù)航也沒有明顯下降,巧合的是汽車之家曾經(jīng)測(cè)試過這位司機(jī)車的續(xù)航,市區(qū)+高速+全程空調(diào)的情況下跑到?jīng)]電共260公里續(xù)航。

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    比亞迪純電動(dòng)汽車 e6

      目前出現(xiàn)的新能源車,尤其是純電動(dòng)汽車,除了比亞迪領(lǐng)先全行業(yè)5-7年外,其他自有品牌車企發(fā)布的產(chǎn)品都是4年前接到中央發(fā)展新能源的通知進(jìn)而研發(fā)出的,均是燃油車架子扔掉發(fā)動(dòng)機(jī)和油箱,塞進(jìn)電動(dòng)機(jī)和電池改裝而來。特點(diǎn)是工況下續(xù)航在150-180公里(一定會(huì)到150公里的,因?yàn)檫_(dá)到150公里國(guó)家和地方補(bǔ)助都上一個(gè)臺(tái)階哦?。?,而這些車實(shí)際續(xù)航夏天往往在120-150公里,冬天100-120公里。對(duì)于這些血統(tǒng)不純的純電動(dòng)車來說電池循環(huán)次數(shù)是否夠呢?

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      磷酸鐵鋰電池

      這要分具體情況,如果是采用磷酸鐵鋰電池,那么120公里乘以2000次,也有24萬公里續(xù)航,此外由于使用中你并不是每次都油門到底,并且每次都是從100%放電到0%再充滿,所以循環(huán)次數(shù)超2000也是很正常,這也保證了這些車的電池至少可以比整車壽命長(zhǎng)。

      但另一類采用了三元鋰電池的純電動(dòng)汽車就有點(diǎn)懸了,由于中國(guó)目前新能源車雖然有用三元鋰電做電池的,但是沒有人購買,長(zhǎng)時(shí)間使用后的統(tǒng)計(jì)就更無從談起。但國(guó)外是有先例的,而且是個(gè)很著名的例子,日產(chǎn)LEAF(聆風(fēng))是世界上銷量最大的純電動(dòng)車,從2011年上市到現(xiàn)在已經(jīng)賣出13萬輛,銷量大并不意味著質(zhì)量好,主要是因?yàn)楸阋耍瑲W美上市以來一直是純電動(dòng)汽車中價(jià)格最低的,美元售價(jià)合人民幣18萬。

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    NEC 改性錳酸鋰 三元材料35Ah電池,晨風(fēng)汽車用

      而這款車經(jīng)歷了3年的使用期后電池續(xù)航里程下降明顯的問題集中爆發(fā)。這款車采用了NEC的改性錳酸鋰電池(也屬于三元鋰電池這一大類,只是正極材料配比和摻雜略作調(diào)整),軟包單體35Ah。雖然日產(chǎn)不一定承認(rèn)這個(gè)問題,但淘寶店銷售的拆機(jī)鋰電池可以說明問題,在電動(dòng)車聯(lián)盟的電池商家列表中,不論商家在深圳、廣州、武漢、長(zhǎng)沙、北京、大連,他們?nèi)加型环N拆機(jī)電芯:NEC改性錳酸鋰35Ah軟包大三元。其中一些單體成色很新,極耳都沒有剪切焊接的痕跡。他們實(shí)際都來自日產(chǎn)聆風(fēng)電動(dòng)汽車,本身出問題的車數(shù)量多,工廠售后再把控不嚴(yán),于是拆機(jī)電芯大量流出,被商家屯出來賣給DIY電摩的人用。

      聆風(fēng)出現(xiàn)這樣的問題根源就在于它采用的電池循環(huán)次數(shù)比磷酸鐵鋰少很多,應(yīng)該在800次左右,如果你感興趣可以百度中搜一搜“聆風(fēng)電池老化過快”,或者在google上搜索“nissan leaf battery capacity loss”,都會(huì)看到這個(gè)問題。日產(chǎn)還為此建立調(diào)查組,后續(xù)提供了更換電池的服務(wù),整套電池組更換的價(jià)格為5500美元。

      不幸的是這款車只換了一個(gè)名字就來到中國(guó)變成了東風(fēng)的純電動(dòng)汽車“啟辰-晨風(fēng)”了,借新名字每輛車拿到了國(guó)家和地方補(bǔ)助九萬五千塊,這款車目前國(guó)內(nèi)售價(jià)26.78萬-28.18萬。

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      日產(chǎn)聆風(fēng)(LEAF)或 東風(fēng) 晨風(fēng)

      包含晨風(fēng)在內(nèi),所有工況測(cè)試?yán)m(xù)航200公里以下的純電動(dòng)汽車都不值得購買,他們誕生之初的使命原本是向上級(jí)交差,借此拿到后續(xù)擴(kuò)產(chǎn)燃油車的資格。2010年時(shí)一汽、北汽等車企沒有想到新能源在2014年已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的汽車戰(zhàn)略發(fā)展方向,不是對(duì)付出幾個(gè)拼改的純電動(dòng)車送去申報(bào)新能源車國(guó)家目錄就萬事大吉的。他們就算有計(jì)劃重新研發(fā)一款專門為電動(dòng)車設(shè)計(jì)的車型也要等四年后才會(huì)上市,而他們真的有這個(gè)研發(fā)實(shí)力么?我個(gè)人更傾向于幾年后這些車企依然靠引進(jìn)合資品牌的型號(hào)來銷售別人研發(fā)的純電動(dòng)汽車,操作手法可以參考聆風(fēng)變晨風(fēng)。

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      比亞迪 秦

      所有車企中只有比亞迪例外,比亞迪從2003年收購秦川汽車前就憋足了勁要做電動(dòng)汽車,不但電機(jī)、電控、電池的研發(fā)生產(chǎn)自己動(dòng)手,而且連正負(fù)極材料的源頭:礦山,都去爭(zhēng)奪控制權(quán),世界第二大鋰輝石礦49%的股份持有者是比亞迪董事長(zhǎng)王傳福的表弟。除此之外還有多家礦山的股份。不夸張講,不論是純電動(dòng)汽車還是插電式混動(dòng)汽車,比亞迪產(chǎn)品的水準(zhǔn)至少領(lǐng)先國(guó)內(nèi)其他車企5-7年,就算拿到世界范圍,如果僅討論新能源車,那電機(jī)、電控、電池這三個(gè)最重要的部件比亞迪也是數(shù)一數(shù)二的水準(zhǔn)。

      對(duì)比亞迪來說新能源汽車是關(guān)乎企業(yè)存亡的產(chǎn)品,對(duì)其他車企來說新能源汽車是關(guān)乎補(bǔ)貼多少的問題。。

      三、電池內(nèi)阻

      沒有特別解釋的。

      四、電池一致性

      由于很多車企采用了磷酸鐵鋰電池,這種電池的單體容量可以達(dá)到200Ah,所以別看汽車電池容量巨大,單體數(shù)目還不算太多。但也有例外,那就是特斯拉,Model S另辟蹊徑,采用松下18650NCA電池,一共7623節(jié),單節(jié)容量3.1Ah,2011年特斯拉總共買了2億顆這樣的電池,也就是僅夠生產(chǎn)Model S高配版兩萬六千輛。

      如果因?yàn)槟骋还?jié)電池導(dǎo)致剩下7622節(jié)正常的電池?zé)o法順利利用全部的3.1Ah容量,那這輛車的動(dòng)力系統(tǒng)就太失敗了,這里我們看到了鋰電池在一致性上的最極致的應(yīng)用。為了保證一致性,除了向松下提出非常嚴(yán)格的要求外,特斯拉還為電池做了一套價(jià)格不菲的電池管理系統(tǒng),這套系統(tǒng)不但可以監(jiān)控每節(jié)電池的電壓和電流,實(shí)現(xiàn)合理的充放電,還可以保證他們的溫度一致。電池充放電曲線是否一致和電池溫度有很大關(guān)系,特斯拉底盤鋪滿了電池,不同位置的電池溫度差異很大,所以為了保證充放電曲線一致,首先要保證7623節(jié)電池的溫度一致,這靠一套雙向流動(dòng)的液冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),液體為50%的水和50%的乙二醇。

      據(jù)行業(yè)專業(yè)人士分析,特斯拉的電池管理系統(tǒng)即便全部在中國(guó)生產(chǎn),成本也在6000-8000美元,這相比電動(dòng)自行車電池組上100-200塊錢帶自動(dòng)均衡功能的充放電保護(hù)板要復(fù)雜多了,畢竟要控制的電芯數(shù)量從四百上升到七千。

    (審核編輯: 智匯張瑜)

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