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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(fèi)者,心里都有過這樣一個(gè)疑問,“如果我買一臺(tái)新能源汽車的話,大概可以開多久”?
在油車時(shí)代,汽車的壽命多數(shù)是和發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱這樣的大件掛鉤的。比如我常去的一家修理廠就接過一單30多萬公里的寶馬E70,因?yàn)樽兯傧渚眯薏缓茫瑩Q一顆新的單價(jià)又太貴,最后車主只能含淚放棄。
(相關(guān)資料圖)
到了電車時(shí)代,大家最心心念念的影響壽命的因素,則變成了電池。因?yàn)榇蠹叶际峭媸謾C(jī)、電腦、平板過來的,在內(nèi)存、性能劣勢(shì)展現(xiàn)出來之前,往往都是電池率先崩盤,這導(dǎo)致大家對(duì)電池壽命極為敏感。
而對(duì)于電池壽命,我們則總能在網(wǎng)絡(luò)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里就出現(xiàn)了“嚴(yán)重衰減”,也有的車主曬出自己的車輛里程,用車近十年,里程衰退卻少之又少。這又是為什么?
新能源汽車動(dòng)力電池的正常壽命應(yīng)該是多少?導(dǎo)致里程出現(xiàn)嚴(yán)重衰退的原因的又是什么?如果你也對(duì)這些問題感興趣,以下不妨讓我們來簡(jiǎn)單了解一下。
鋰離子電池的化學(xué)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鋰電池和磷酸鐵鋰電池,都屬于鋰離子電池。而不管你用還是不用,鋰離子電池的壽命都會(huì)逐漸衰減,這是其化學(xué)特性決定的。
如何理解這個(gè)化學(xué)特性呢?簡(jiǎn)單來說,鋰離子電池是通過氧化還原這一化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)充放電的。在充電時(shí),位于正極的鋰金屬會(huì)被氧化成鋰離子,并通過電解液和隔膜跑到負(fù)極;而在放電時(shí),這些鋰離子又會(huì)反過來跑回正極。
可以看出,鋰離子對(duì)電池壽命至關(guān)重要,但問題來了,并不是所有鋰離子都能保證成功跑到終點(diǎn)。因?yàn)?strong>隨著時(shí)間的推移,電池內(nèi)部的電解質(zhì)等材料會(huì)慢慢失活、變質(zhì),使得鋰離子的流通阻力越來越大,導(dǎo)致壽命降低。
此外,就像車流中同時(shí)存在快車和慢車一樣,鋰離子們的流通速度也是不一樣的,例如在充電(尤其快充)時(shí),有些鋰離子會(huì)因?yàn)閬聿患霸谪?fù)極飽和前嵌入,導(dǎo)致沉積在負(fù)極表面形成鋰枝晶。這也會(huì)不斷消耗鋰離子,最終影響壽命。
循環(huán)壽命是最主要的影響因素
針對(duì)鋰離子電池特性的這兩種情況,行業(yè)內(nèi)總結(jié)出了兩個(gè)概念用以定義動(dòng)力電池的壽命,其中第一個(gè)是日歷壽命,另一個(gè)是循環(huán)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,鋰離子電池內(nèi)部材料也會(huì)隨時(shí)間衰減,而從電池嶄新出廠到容量跌至國(guó)標(biāo)規(guī)定下限的時(shí)間,就是日歷壽命。
但通常來說,我們是不知道動(dòng)力電池的日歷壽命的,因?yàn)檫@個(gè)概念聽起來像極了“保質(zhì)期”,對(duì)那些用車頻率不高、想要長(zhǎng)期保有的消費(fèi)者來說很不利。此外,長(zhǎng)期停置也并不符合多數(shù)消費(fèi)者的用車場(chǎng)景,所以我們才很少見到有關(guān)日歷壽命的討論。
不過,如果一定要給日歷壽命加一個(gè)時(shí)限的話,一般的鋰離子電池日歷壽命,基本都在8-15年以內(nèi),這一點(diǎn)也可以從各車企的電池質(zhì)保年限中窺出一二。
而對(duì)比之下,循環(huán)壽命則更加主流。其定義是指容量在跌至國(guó)標(biāo)規(guī)定下限的時(shí)間前,電池能實(shí)現(xiàn)的總循環(huán)次數(shù),而電池滿充滿放一次,就是一次循環(huán)。理論上,三元鋰的循環(huán)壽命在800-1500次左右,而磷酸鐵鋰則可以達(dá)到2000-2500次左右。
車主的用車習(xí)慣放大了劣勢(shì)場(chǎng)景
目前消費(fèi)者們針對(duì)電池壽命的討論,其實(shí)主要是圍繞循環(huán)壽命展開的,而基于鋰離子電池的特性,導(dǎo)致實(shí)際循環(huán)壽命千差萬別的主要原因,實(shí)際還是出在車主不同的用車習(xí)慣,對(duì)動(dòng)力電池內(nèi)部鋰離子的影響上。
影響最大的莫過于放電深度。比如很多人在節(jié)假日期間會(huì)選擇長(zhǎng)途駕駛,然后一次性將電池電量從100%消耗到非常極限的個(gè)位數(shù),然后再繼續(xù)充滿電,再如此循環(huán)。
這種無限接近100%的放電深度,會(huì)讓負(fù)極結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋰離子大量脫出,使原有的負(fù)極結(jié)構(gòu)塌縮,而塌縮的那部分又會(huì)和電解液發(fā)生反應(yīng)——就相當(dāng)于人在被野獸撕咬掉一塊肉后,傷口慢慢結(jié)痂一樣。雖然傷口是好了,但那部分肉不會(huì)再長(zhǎng)出來了。
同理,負(fù)極結(jié)構(gòu)在和電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成一層起到絕緣作用的SEI膜,雖然結(jié)構(gòu)暫時(shí)穩(wěn)定了,但能夠容納鋰離子的容積小了,電池容量也就減小了。
除了深度放電,影響循環(huán)壽命的另一因素就是溫度,因?yàn)檫^高或過低的溫度會(huì)放大SEI膜的弊端。SEI膜的產(chǎn)生本身就會(huì)消耗鋰離子,而溫度越高,SEI膜的厚度就會(huì)越厚,進(jìn)一步限制鋰離子電池的性能。
在溫度升高的同時(shí),SEI膜還會(huì)開始和附近的電解液、活性材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生大量的熱。過去新能源汽車熱管理技術(shù)不成熟時(shí),有些電車在高溫時(shí)發(fā)生自燃的原因,就來自于這里。
這也就意味著,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(gè)溫度適宜的停車環(huán)境;不過,對(duì)電池溫度的控制也屬于車企BMS工作的一環(huán),所以那些擁有豐富動(dòng)力電池研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的車企,理論上他們的BMS策略也更加成熟,更能幫助消費(fèi)者控制動(dòng)力電池的工作溫度。
超充的影響實(shí)際并不大
以上兩點(diǎn)實(shí)際就是影響循環(huán)壽命最大的因素了,不過我猜肯定還有人會(huì)問,使用超充會(huì)不會(huì)影響電池壽命?對(duì)于這點(diǎn)也不必?fù)?dān)心,因?yàn)橛绊懖⒉淮蟆?/p>
比如近幾年國(guó)際上對(duì)超充有一個(gè)定義標(biāo)準(zhǔn),叫做XFC,即動(dòng)力電池能量密度≥200Wh/kg、充電樁功率≥400kw,能在15分鐘內(nèi)將電池充至80%。這一標(biāo)準(zhǔn)目前是行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的發(fā)展方向。
在國(guó)內(nèi),像寧德時(shí)代、弗迪電池、蜂巢能源、巨灣技研這樣的頭部動(dòng)力電池供應(yīng)商都具備生產(chǎn)滿足XFC能力的電池,這些電池在使用超充時(shí)的壽命就能基本追平標(biāo)準(zhǔn)充電。
而非XFC標(biāo)準(zhǔn)的電池在超充時(shí)也不會(huì)有太大的差別,因?yàn)槌涫欠殖潆妳^(qū)間的,而BMS也會(huì)在最后進(jìn)入恒壓充電階段,緩慢讓電池飽和,避免鋰枝晶的過量產(chǎn)生。
不必對(duì)電池壽命太過擔(dān)心
雖然車主不同的用車習(xí)慣會(huì)給動(dòng)力電池的壽命帶來一定程度上的影響,不過作為消費(fèi)者,我們也不必因此就對(duì)動(dòng)力電池的壽命抱有太大的心理壓力,放開心正常開就行。因?yàn)槌塑嚻蟮腂MS加持之外,動(dòng)力電池本身的循環(huán)壽命,實(shí)際比我們想象的要長(zhǎng)。
比如上圖展示的是小鵬P7 80度動(dòng)力電池的銘牌,其中提到了執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T 31484/86-2015,就是國(guó)家對(duì)電池壽命提出的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn),而這一標(biāo)準(zhǔn)要求,在1000次充放電循環(huán)之后,電池必須保證不少于初始狀態(tài)80%的容量。
這里,我們假設(shè)這臺(tái)小鵬P7是2022款562E版本,它的NEDC續(xù)航里程是562km,那么在國(guó)標(biāo)1000次充放電循環(huán)內(nèi),這臺(tái)車就能跑562*1000=56.2萬公里的NEDC總里程,而即使實(shí)際續(xù)航里程減半,也還有28.1萬公里,足夠覆蓋大多數(shù)人的換車周期了。
順便再多說一嘴,車企在研發(fā)周期中普遍會(huì)有一道驗(yàn)證流程,其中就會(huì)針對(duì)動(dòng)力電池的循環(huán)壽命進(jìn)行各種條件下的驗(yàn)證,以保證符合國(guó)標(biāo)要求,所以這種計(jì)算方式還是非常值得參考的。
上一部分洋洋灑灑講了很多,而實(shí)際影響新能源車動(dòng)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(xí)慣關(guān)系很大,而電池溫度既要看車主的用車環(huán)境,也要考驗(yàn)車企的BMS策略。
此外,對(duì)于我們普通消費(fèi)者而言,想要維護(hù)電池壽命,最主要的辦法還是發(fā)揮我們自己的主觀能動(dòng)性,通過學(xué)習(xí)更加科學(xué)的用車方式來達(dá)成目標(biāo)。
比如深度放電場(chǎng)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(cè)試一個(gè)所謂的最大續(xù)航,故意把一臺(tái)車開到徹底沒電,這種就是噱頭遠(yuǎn)大于參考價(jià)值。
在下次充電之前,我們最好能給電池留下10-20%的剩余電量,并且也不必追求次次充滿,只充到90-95%即可,這點(diǎn)對(duì)于三元鋰電池來說更值得講究,因?yàn)樗难h(huán)性能天生不如磷酸鐵鋰電池。
其次就是動(dòng)力電池的工作溫度,一般來說,15-35攝氏度的工作溫度是最適合鋰離子電池的,所以在停車場(chǎng)景的選擇上,四季恒溫恒濕的地庫是個(gè)更不錯(cuò)的選擇。
當(dāng)然,以上這些對(duì)于我們消費(fèi)者來說還是太苛刻了,畢竟我買車就是為了服務(wù)于我,憑什么讓我去遷就于車呢?所以,最穩(wěn)妥的選擇還是購買那些成熟大廠推出的高級(jí)別新車,這些車企不僅擁有相對(duì)更成熟的BMS,在電池散熱方面也會(huì)給予更高成本的方案,通過結(jié)構(gòu)、工藝來彌補(bǔ)鋰離子電池材料上的先天不足。
總結(jié)來看,我們對(duì)動(dòng)力電池壽命的擔(dān)憂實(shí)際是略有一絲多余的,因?yàn)樵趪?guó)家標(biāo)準(zhǔn)下,很多新能源車的里程是足夠我們使用到換車的,而在此基礎(chǔ)上,車企也會(huì)提供有關(guān)電池的各項(xiàng)質(zhì)保政策。
作為消費(fèi)者,我們可以嘗試了解更多有關(guān)科學(xué)用車的知識(shí),比如嘗試著多看看說明書,因?yàn)槔锩鏁?huì)講到很多正確的用車方式,而這些知識(shí)的可靠性肯定是遠(yuǎn)大于你從其他娛樂性平臺(tái)獲取的,這樣就能夠更進(jìn)一步保證電池壽命。
而對(duì)于車企與媒體,我覺得二者也應(yīng)該多為消費(fèi)者考慮,比如車企可以把營(yíng)銷重點(diǎn)多放到售后部分來,為消費(fèi)者提供更直接有效的用車養(yǎng)車建議,而不是把這些建議都“藏”到說明書里。
而作為媒體,我們也會(huì)從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度出發(fā),盡媒體應(yīng)有的職責(zé),多向大家傳遞正確、有用的汽車知識(shí),幫助大家更全面、更科學(xué)地認(rèn)識(shí)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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