咱們?nèi)缭S關(guān)心兩次電池的生命，卻對(duì)汽柴油機(jī)的生命其實(shí)不上心。到銷售商買車時(shí)，客戶根本上不會(huì)問(wèn)“這臺(tái)啟動(dòng)機(jī)能用車作廢嗎？”，終歸此刻曾經(jīng)2021年了，誰(shuí)家汽車還準(zhǔn)備開個(gè)100萬(wàn)路程/30年汽車年齡接下來(lái)從新吊裝一輛新啟動(dòng)機(jī)進(jìn)入，再打開下一種30年？

　　嗐，電動(dòng)車子可就折騰了，請(qǐng)問(wèn)你買電動(dòng)車的時(shí)刻準(zhǔn)備開30年嗎？但凡有盤花生米都不會(huì)醉成這樣……

　　咱們都用過(guò)大批的鋰離子電池產(chǎn)物，最典范的便是智能電話，它的電池特性十分挨近咱們的電動(dòng)車子：

　　1、唯有獨(dú)一儲(chǔ)能/供能裝置；

　　2、電池嬌貴得很；

　　3、電池超等不經(jīng)用，咱們因而患上續(xù)航焦慮癥；

　　4、電池充放幾百次就不好用了。

　　這便是咱們今日要討論的話題：電池卻非紅顏但為什么如許薄命？

　　電池的生命分為重復(fù)生命與日歷生命，重復(fù)生命還能細(xì)分為準(zhǔn)則和工況：

　　1、準(zhǔn)則重復(fù)生命（Cycle Life）：用充放電重復(fù)次數(shù)來(lái)計(jì)算電池生命，當(dāng)電池容量低于額定容量的必定值時(shí)（例如額定的80%之下）就視為電池生命終結(jié)。

　　源于察看國(guó)標(biāo)官網(wǎng)顯露文獻(xiàn)錯(cuò)誤的難題，是以用的是其它網(wǎng)絡(luò)的帶水印截屏。

　　2、工況重復(fù)生命（Working Condition Life）：多用于能源電池，現(xiàn)好的是國(guó)標(biāo)GB/T 31484-2015《電動(dòng)車子用能源蓄電池重復(fù)生命請(qǐng)求及試驗(yàn)方法》，依照規(guī)范跑重復(fù)終歸獲得一種重復(fù)數(shù)據(jù)結(jié)果。

　　3、日歷生命（Calendar Life）：制造出去以后到電池罷工的時(shí)間，非是用重復(fù)次數(shù)計(jì)算，卻是用年。這點(diǎn)時(shí)間包括電池靜止不事業(yè)和正好事業(yè)的時(shí)間，是以這種時(shí)間須要考量溫度、荷電狀況、充放電倍率等等外部要素。

　　鑒于上述消息，由于平常很少用到日歷生命，咱們通常會(huì)把“電池生命”、“電池重復(fù)”、“電池重復(fù)生命”定義為統(tǒng)一件事物。

　　值得注意的是，咱們說(shuō)的1個(gè)重復(fù) = （一次充滿至100%的進(jìn)程）+（一次放空至0%的進(jìn)程）

　　也便是你插上去從30%充到80%又從80%消耗到30%，這只能算0.5個(gè)重復(fù)，循環(huán)多一次才算跑完1個(gè)重復(fù)。

　　重復(fù)生命用完以后，電池就完?duì)僮恿�，這時(shí)刻咱們會(huì)講電池生命EOL（End Of Life）。

　　為何電動(dòng)車子使用者關(guān)心電池生命的強(qiáng)度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出智能電話和筆記本電腦的使用者呢？

　　鋰離子電池重復(fù)次數(shù)多了以后，鋰枝晶漸漸集中，活性鋰降低，電池容量變得越來(lái)越低，充電速度越來(lái)越慢，放電功率越來(lái)越小，各位的車子、電話和電腦上的電就越不經(jīng)用。

　　電話和電腦還能換電池，去官方效勞店非常鐘弄好，但電動(dòng)車子就賊麻煩了，脫離車子單獨(dú)出售的能源電池?zé)o高額國(guó)度補(bǔ)助，另外換電進(jìn)程十分麻煩，終歸無(wú)幾臺(tái)在售電動(dòng)車是標(biāo)配換電形式的。

　　一套換電大保健下去，本錢居高，保住價(jià)值率極低，也不如干脆換車。

　　筆者十分喜愛用索尼D系列的線性錄音筆，索尼喜愛用AA電池來(lái)供電，錄音筆用上十年也沒關(guān)連，由于隨著AA電池技藝的提高，續(xù)航能力一年比一年厲害。

　　但是電動(dòng)車子的續(xù)航曲線是十足相反的，一年一種臺(tái)階往樓下滾，五年根本便是撲街狀況了，運(yùn)營(yíng)機(jī)動(dòng)車愈是兩三年形同廢物。

　　正由于電池生命比較汽柴油機(jī)生命而言十分拉胯，舊車商都很忌諱收電車，砸手里的幾率太高。別忘了，靜置的電池還會(huì)消耗日歷生命，況且此刻鮮有不業(yè)余設(shè)施精確監(jiān)測(cè)電池剩余生命，這就意指著你數(shù)十萬(wàn)收的這臺(tái)電動(dòng)車子，里頭最貴的是“薛定諤的能源電池”。

　　此刻好多車企喜愛拿“每千米能耗價(jià)值”來(lái)掩藏電動(dòng)車子的本錢拉胯實(shí)是，無(wú)人站出去說(shuō)電動(dòng)車子殘值率過(guò)低導(dǎo)致“全壽命周期的擁車本錢過(guò)高”之難題。

　　自然，筆者卻非用重復(fù)生命的缺陷一味貶低電動(dòng)車子，咱不過(guò)想表述一種客觀實(shí)是：假如你的年行進(jìn)路程很高，例如3-5萬(wàn)千米/年，購(gòu)置一輛花費(fèi)級(jí)電動(dòng)車子大幾率更省錢；假如你的年行進(jìn)路程很矮，一萬(wàn)幾千千米，那末石油車是日前更實(shí)惠的抉擇。

　　電池生命過(guò)短，缺乏換電形式，電/車分離不補(bǔ)助，這三個(gè)原因一同促成了電動(dòng)車子的環(huán)境保護(hù)缺陷。

　　因而，電池配方、電池工藝僵待突破，唯有提高電池重復(fù)生命才能更好地守衛(wèi)電動(dòng)車子的“環(huán)境保護(hù)”Flag。

　　筆者毫不猶豫地以為電動(dòng)車子的Well-To-Wheel（油井到車輪）效能遠(yuǎn)超出汽柴油車，聚集發(fā)電所釋放的污染遠(yuǎn)低于汽柴油車本人邊跑邊燒邊排，重復(fù)生命大增的電動(dòng)車子勢(shì)必是未來(lái)的環(huán)境保護(hù)主力，但此刻必定非是。

　　由于作用要素和解決方案是一一對(duì)應(yīng)的，因而放到統(tǒng)一節(jié)內(nèi)部解答。

　　兩次電池的配方是打算電池重復(fù)生命的最要緊要素。這就如果你用紅白兩根蘿卜怎樣都整不出佛跳墻一樣，缺了鮑魚、海參、魚唇、杏鮑菇、花菇、墨魚、瑤柱，提鮮全靠腦補(bǔ)滋味？

　　電池配方的事，咱們先來(lái)講正極。此刻多半電池皆是用正極配方來(lái)命名的，來(lái)呀店小二，上表格：

　　咱們此刻經(jīng)常聊的三元鋰電池，最重要的有鎳鈷錳酸鋰電池NCM和鎳鈷鋁鋰電池NCA，此中前者正極里頭的錳Mn素材可行提供穩(wěn)固事業(yè)環(huán)境，增添重復(fù)生命，但錳非是越多越?jīng)]有問(wèn)題，此刻大伙都推崇高鎳電池，提高能量密度，鈷的用量比重則是越來(lái)越低，終歸鈷礦貴上天了。

　　鋰離子電池內(nèi)部，磷酸鐵鋰配方就如開掛阿三一樣存留著。在7年前，有幾家車子媒體以前給一輛跑了50萬(wàn)千米的比亞迪e6深圳出租車（標(biāo)稱續(xù)航300km）做過(guò)續(xù)航測(cè)試，測(cè)出去的實(shí)質(zhì)續(xù)航路程仍是挺硬核的。

　　想理解測(cè)試詳情的可行敲擊下圖看全文：

　　現(xiàn)在，磷酸鐵鋰電池的整包重復(fù)生命平常都有2000次甚而更多，有些實(shí)驗(yàn)室的1C重復(fù)生命可行達(dá)到3500-5000次，寧德時(shí)期在2019年愈是發(fā)表了可行重復(fù)12000次的磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池產(chǎn)物。

　　另外，鎳氫配方的重復(fù)生命也十分長(zhǎng)，2000次妥妥的，可惜能量密度切實(shí)太差了，只能作為HEV或許PHEV的能源電池，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)BEV的案例非是無(wú)，但全沒熱銷。

　　愈加穩(wěn)固的負(fù)極資料可行延伸電池生命。當(dāng)咱們運(yùn)用大電流快充時(shí)，負(fù)極晶格面對(duì)過(guò)多的活性鋰離子的鑲嵌動(dòng)作，迎接不暇之余引起電極處的濃差極化景象，導(dǎo)致局部過(guò)熱并讓電極資料被破壞。

　　正負(fù)極的壓實(shí)水平也會(huì)作用電池生命。盡管電極壓實(shí)可行提高能量密度，但也會(huì)破壞正負(fù)極資料構(gòu)造，浸液不充分，并對(duì)電極的穩(wěn)固性和耐用性發(fā)生作用。

　　另外，通常設(shè)置鋰離子電池的時(shí)刻都會(huì)讓負(fù)極過(guò)量，由于經(jīng)常使用的石墨負(fù)極一直皆是電化學(xué)重復(fù)的短板，假如負(fù)極“過(guò)量”不足，活性鋰就會(huì)在負(fù)極外表積聚成死鋰，也便是尖尖的鋰枝晶，弄破SEI膜以后就等短路自己燃燒吧。

　　由于活性鋰真的比六一孩童節(jié)找你討要禮物的女友人還活躍，而電解液中的酯類溶劑也很活躍，是以電池穩(wěn)固性不佳。幸好有另一個(gè)穩(wěn)固性相比沒有問(wèn)題醚類溶劑用以中和，不過(guò)這類醚類溶劑不行沒有限增添比重，盡管它另有消解鋰枝晶沉積的大優(yōu)勢(shì)，但又會(huì)發(fā)生下降電池重復(fù)生命的副效用，差不多于在絕情丹上面撒砒霜，讓你吃還不是，不吃還不是。

　　假如是當(dāng)前經(jīng)常使用的液態(tài)電解質(zhì)，就會(huì)面對(duì)注液量和保液量的難題。注液量是初始狀況，注液量不足就會(huì)削減生命；保液量要看運(yùn)用時(shí)消耗電解液的速率，保液量不足也有同樣的后果。

　　再者，電解液中的痕量水分可行必定水平上確保電芯的功能，不過(guò)水分過(guò)多會(huì)障礙SEI膜的造成，還會(huì)與活性物質(zhì)反映并破壞電池里面構(gòu)造，讓它折壽。

　　最終說(shuō)說(shuō)固態(tài)電解質(zhì)，也便是最近相比熱的固態(tài)電池。當(dāng)前多半探討全沒有表達(dá)固態(tài)電池有重復(fù)生命的優(yōu)勢(shì)，不過(guò)咱們一廂情愿以為固態(tài)電解質(zhì)相比“穩(wěn)定”相比很難“被消耗”。當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室階段的固態(tài)電池可行達(dá)到1000次以上重復(fù)生命，最多有吹45000次的（嗐，還是騙風(fēng)投的PPT）。

　　鋰離子電池初次充電時(shí)會(huì)造成SEI膜（固體電解質(zhì)界面），消耗掉大批來(lái)源電極資料的鋰離子，盡管下降了里面短路風(fēng)險(xiǎn)、防止溶劑分子的共鑲嵌并提高重復(fù)生命，但也因而下降了總?cè)萘俊?/p>

　　為這，咱們可行經(jīng)過(guò)預(yù)鋰化對(duì)電極資料發(fā)展補(bǔ)鋰，抵消SEI膜的鋰離子消耗，從而提升電池的總?cè)萘亢湍芰棵芏取?/p>

　　換句人話來(lái)講便是：茄子太吸油，是以咱們炒茄子時(shí)多放油……

　　預(yù)鋰化技藝有好多個(gè)方向，此中正極補(bǔ)鋰可行運(yùn)用富鋰化合物、二元鋰化合物等等，負(fù)極補(bǔ)鋰可行運(yùn)用鋰箔補(bǔ)鋰、硅化鋰粉等等，在此不作開展。

　　熒幕造型“傻大黑粗”如AK-47，耐用功能如許強(qiáng)悍，本來(lái)離不開精密的制造工藝。那一些總是出故障的AK47本來(lái)是蘇聯(lián)出口技藝或許小國(guó)干脆仿制的二等、三等次品。

　　電池也一樣，假如生產(chǎn)工藝到位了，生命當(dāng)然會(huì)長(zhǎng)一大截。

　　鋰離子電池的配方與型號(hào)各不相同，制造工藝過(guò)程大體可行分出三段：

　　第一段 電極片的制作：正負(fù)極漿料制備、涂覆、干燥碾壓、極片/隔膜分切

　　第二段 電芯的制作：卷繞/墊片、外殼焊合、封口、注電解液

　　第三段 封裝和檢驗(yàn)：化成（初次小電流充電）、分選、裝配

　　在以上的工藝過(guò)程中，每一種細(xì)節(jié)都會(huì)干脆或間接作用電池的重復(fù)生命。

　　一塊容易的電芯須要遭到高達(dá)6個(gè)維度的要素制約：重復(fù)生命、功率密度、能量密度、事業(yè)溫度區(qū)間、平安、本錢。

　　假如本錢管夠，好多難題全能迎刃而解，然則現(xiàn)實(shí)中最不可能管夠的勢(shì)必是本錢（狗頭表情），終歸你造一輛捷達(dá)那末小的電動(dòng)車出去并要價(jià)50萬(wàn)，風(fēng)投boss會(huì)讓你手握十八張醫(yī)�？ǘ疾蛔銐蚴褂�。

　　因而，制約電池生命的要素中必嚴(yán)肅考量本錢，而這可行經(jīng)過(guò)增大量量下降單價(jià)來(lái)實(shí)現(xiàn)，然則定單量卻非你想增就想增的。因而全個(gè)小節(jié)聊的皆是正確的廢話，打住吧。

　　別看電池長(zhǎng)得如許木訥，這玩意情感豐富得很，太熱受不了，太冷受不了，充多了不能，放多了不妥，比老佛爺還難服侍。

　　高溫對(duì)電池生命是有作用的，高溫會(huì)讓電池里面很不舒適，可充電/可放電的量降低，充/放電的速度下降，慘重的概況還會(huì)形成電解質(zhì)和極片反映，電池生命會(huì)降低。

　　這不過(guò)慢性自殺，另有一招急性的，這時(shí)刻咱們要提一下電池范疇的三個(gè)溫度：T1 自生熱起始溫度、T2 熱失控激發(fā)溫度、T3熱失控最高溫度。T2是一種很要害的溫度，其機(jī)理在學(xué)界還沒探討透徹（摘自歐陽(yáng)明高院士演講稿）。

　　自然，由于有冷卻體系的存留（風(fēng)冷或許液冷），且電池?fù)Q能效能特別高（熱效能超出95%不少，不像內(nèi)燃機(jī)那末弱雞），電池沒那末簡(jiǎn)單到達(dá)T2。

　　這時(shí)刻最魔幻的事宜來(lái)了：負(fù)極的析鋰效應(yīng)可行大幅度下降T2。

　　假如此時(shí)正好運(yùn)用快充，況且是在熱辣辣的環(huán)境下運(yùn)用快充，電池發(fā)熱量高且不勻稱，里面一不當(dāng)心達(dá)到T2熱失控激發(fā)溫度就完?duì)僮恿恕?/p>8低溫

　　同理，電池也很不喜愛低溫，活性物質(zhì)不活躍了，電解液不開心了，正負(fù)電極不踴躍了，大伙都抉擇躺平。

　　在低溫前提下運(yùn)用大電流充電，負(fù)極剛最初事業(yè)就涌入過(guò)多活性鋰，此時(shí)電池里面活性物質(zhì)很慵懶，忽然硬上十足不合乎道理的KPI，換誰(shuí)都受不了，脆弱的負(fù)極生態(tài)被沖得七葷八素，現(xiàn)場(chǎng)混亂，死鋰（鋰枝晶）連接誕生。

　　鋰枝晶生成的速度，便是電池死刑判決書下達(dá)的時(shí)間表。

　　既然講到鋰枝晶，咱就把本人此前羅列的鋰枝晶生成原因再說(shuō)一遍吧：大電流充電、充電時(shí)的局部過(guò)熱、低溫大電流充電、過(guò)充電、過(guò)放電、鋰離子通量不勻稱、負(fù)極外表不平整、負(fù)極容量不足、充電次數(shù)過(guò)多

　　假如充電形式正確，可行必定水平上給電池延壽：

　　A、運(yùn)用正經(jīng)廠商的充電樁產(chǎn)物，維持電壓電流穩(wěn)固。源于我們國(guó)家電網(wǎng)穩(wěn)固性十分強(qiáng)，是以充電出了難題請(qǐng)謹(jǐn)慎甩鍋給國(guó)度電網(wǎng)。

　　B、可行的話，淺充淺放可行大幅度提高重復(fù)次數(shù)，不過(guò)關(guān)于BEV電動(dòng)車子而言十分不友好，你不行每一次都只用20%-80%之中的60%對(duì)吧？豐田給HEV用的鎳氫電池便是應(yīng)用極為謹(jǐn)慎的淺充淺放，做到10年以上數(shù)十萬(wàn)千米等級(jí)的運(yùn)用生命。

　　C、盡量幸免長(zhǎng)時(shí)間的高SOC涓流充電。大伙應(yīng)當(dāng)有注意到，此刻運(yùn)用的超等本為了隨時(shí)都達(dá)到第一大續(xù)航，多半都不行自助調(diào)度充電斷開閾值的，因而長(zhǎng)久插電用的超極本，電池衰減都相比慘重，長(zhǎng)久維持高SOC便是難題所在。

　　D、未來(lái)可行運(yùn)用L4或L5等級(jí)的沒有人駕馭技藝，匹配沒有線充電設(shè)施運(yùn)用，制訂淺充淺放的充放電戰(zhàn)略，電池生命會(huì)因而延伸。

　　除了磷酸鐵鋰配方之外，多半鋰離子電池都很怕過(guò)放電，放電深度越挨近0%，對(duì)電池的損傷越大，差不多于人體餓太久會(huì)折壽那樣。

　　電池生命內(nèi)部有日歷生命，多半鋰離子電池都很怕長(zhǎng)久SOC過(guò)低靜置，活性物質(zhì)會(huì)撲街，電池構(gòu)造會(huì)撲街。

　　一朝從新啟用，喚醒電池時(shí)必需涓流充電，否則又會(huì)激發(fā)一波鋰枝晶生長(zhǎng)浪潮，折壽啊。

　　波動(dòng)/擠壓/磕碰/火燒等，這點(diǎn)字面意思就懂的東西不用開展了。

　　當(dāng)電池容量降至額定容量的70-80%之下，就不符合用作能源電池了。我們國(guó)家一年回收能源電池的總量達(dá)到20萬(wàn)噸，假如把這點(diǎn)電池全拆解了，將是極大的資源浪費(fèi)。

　　電池環(huán)境保護(hù)工作的第一大公約數(shù)是 —— 先梯次，再拆解。

　　在正經(jīng)的回收通道中，廢舊能源電池在檢驗(yàn)判斷為滿足梯次應(yīng)用要求以后，最重要的被用作之下用途：

　　1、大容量?jī)?chǔ)能裝置：天生大容量的能源電池包可用作創(chuàng)建太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電的儲(chǔ)能裝置，本錢是最新鋰電池的20%左右（依據(jù)住友商事推出的數(shù)據(jù)），2011年國(guó)度電網(wǎng)與比亞迪就有這樣的合作名目。

　　2、低速機(jī)動(dòng)車供能：給能源/續(xù)航要求較弱的電動(dòng)機(jī)動(dòng)車運(yùn)用，例如高爾夫球車、園區(qū)通勤車、廠區(qū)AGV自動(dòng)駕馭運(yùn)輸車等。

　　3、基建造施供能：給通訊基站、路燈等裝置當(dāng)儲(chǔ)能配備，日前包括北汽新燃料、長(zhǎng)安在內(nèi)的10余家車企已和華夏鐵塔完成合作。

　　4、UPS不間斷電源：通用車子曾用5組雪佛蘭Volt廢舊電池創(chuàng)建家族備用電源，滿電后可供3-5個(gè)美國(guó)平凡家族在斷電后再運(yùn)用2小時(shí)。同理，用在公司用途上亦可。

　　能源電池真的十分不好服侍，吃太飽會(huì)折壽，吃太快會(huì)折壽，吃太久會(huì)折壽，餓太久會(huì)折壽，太熱會(huì)折壽，太冷會(huì)折壽，左右波動(dòng)會(huì)折壽，上下波動(dòng)會(huì)折壽，吃的次數(shù)太多會(huì)折壽，吃的間隔太長(zhǎng)會(huì)折壽……

　　反正這篇文章循環(huán)最多的短語(yǔ)便是電池會(huì)折壽。

　　嗐！

　　但車子產(chǎn)業(yè)的電氣化之路真的不可逆，而咱們不會(huì)因噎廢食，解決電池重復(fù)生命的技藝阻礙正好逐個(gè)被突破，10年以內(nèi)咱們有望獲得性價(jià)比超出汽柴油車的電動(dòng)車子產(chǎn)物，或許20年以后的能源電池生命將不輸石油機(jī)。

（圖/文/攝：全球車子網(wǎng) 黃恒樂(lè)）

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