動力電池的衰減我們該如何看待？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-08-02 19:12
點擊量：次
新能源電動汽車是當(dāng)下的一個熱詞，其環(huán)保又節(jié)能的特點受到了人們的歡迎，加之補(bǔ)貼政策的存在，使得希望購入電動汽車的家庭越來越多。
電動汽車的前景十分美好，但它所存在的問題卻也實實在在的擺在我們的面前。
第一是續(xù)航里程短的問題。
雖然根據(jù)今年開始實施的補(bǔ)貼新政，續(xù)航300公里以上的車型提供更多的補(bǔ)貼，續(xù)航300公里以下的車型補(bǔ)貼大幅減少，續(xù)航150公里以下的車型則一分錢補(bǔ)貼沒有，似乎在一定程度上推動著車企推出更高續(xù)航里程的車型，但現(xiàn)實和理想之間是存在距離的。
比如說一款宣稱300公里續(xù)航里程短的車型，它是在特定的駕駛工況下才能達(dá)到理想的續(xù)航數(shù)據(jù)，而在我們的日常生活中，開空調(diào)、開暖風(fēng)、低溫環(huán)境下行駛，它的續(xù)航里程會大打折扣。
第二是充電難、充電慢。
在國內(nèi)充電設(shè)施建設(shè)滯后的情況下，充電是電動汽車所面臨的一大難題，公共場所充電樁的缺乏嚴(yán)重影響了電動汽車的出行。
此外，目前大多數(shù)充電樁都是慢充樁，一輛車充滿需要5-8小時。雖然可以利用夜間休息時間充電，但是如果遇到突發(fā)情況，純電動汽車的充電慢的缺點就會凸顯無疑。
中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟發(fā)布數(shù)據(jù)，截止2018年6月，聯(lián)盟內(nèi)成員單位總計上報公共類充電樁27.2萬個，但這依舊無法滿足新能源汽車的正常供電需求。
第三是電動汽車的售后。
電動汽車的結(jié)構(gòu)雖然相對簡單，但由于動力系統(tǒng)與傳統(tǒng)燃油車上存在差異，因此在維修上會遇到一些麻煩。一是維修技師的缺乏，二是零部件的缺乏。
傳統(tǒng)汽修店修不了電動汽車設(shè)計電器方面的問題，而且買不到零部件或配件價格太高，都給用戶帶來了不少的麻煩。
這些都是電動汽車入手之后，用戶們就能感受到的問題，而還有一個問題則是用戶在使用電動汽車一段時間后不得不面對的問題，那就是動力電池的衰減。
動力電池的衰減其實并不新鮮。
不說曾經(jīng)騎過二輪電動車的人大都有過給電動車更換電瓶的經(jīng)歷，就算是我們平時使用個手機(jī)、電腦之類的電器，充電也會出現(xiàn)越來越慢，續(xù)航時間越來越短等問題，這些大都可以歸因于電池的衰減。
其中，鎳氫電池僅豐田的非插電混動車中使用，不適合作為單獨的動力源；鉛酸電池主要運(yùn)用在低速電動車上；鋰電池是使用最為廣泛的電動汽車動力電池。
鋰電池根據(jù)材料的不同，又分為許多種，目前應(yīng)用成熟的主要為三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。
我們主要以鋰電池為例來看動力電池的衰減。
從本質(zhì)原因來說，鋰離子電池在兩個電極間發(fā)生嵌入反應(yīng)時具有不同的嵌入能量，而為了提高電池的最佳性能，兩個宿主電極的容量比應(yīng)該保持一個平衡值。
在鋰電子電池中，容量平衡表示成為正極對負(fù)極的質(zhì)量比，即：γ=m+/m-=ΔxC-/ΔyC+。
式中C指電極的理論庫侖容量，Δx、Δy分別指嵌入負(fù)極及正極的鋰離子的化學(xué)計量數(shù)。從上式可以看出，兩極所需要的質(zhì)量比依賴于兩極相應(yīng)的庫侖容量及其各自可逆鋰離子數(shù)目。
對于理想的Li-ion電池系統(tǒng)，在其循環(huán)周期內(nèi)容量平衡不發(fā)生改變，每次循環(huán)中的初始容量為一定值，然而實際上情況卻復(fù)雜得多。
任何能夠產(chǎn)生或消耗鋰離子或電子的副反應(yīng)都可能導(dǎo)致電池容量平衡的改變，一旦電池的容量平衡狀態(tài)發(fā)生改變，這種改變就是不可逆的，并且可以通過多次循環(huán)進(jìn)行累積，對電池性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。
而從實際使用環(huán)境來看，充放電截止電壓，放充電倍率，使用溫度和長期擱置等等，也是加速動力電池衰減的原因。
先來說充放電截止電壓，據(jù)資料顯示，不同充電截止電壓的循環(huán)壽命分別隨充電電壓升高而縮短，因為高的充電截止電壓會加劇電池的副反應(yīng)的發(fā)生。
這個過程其實就是過充，指超過規(guī)定的充電終止電壓而繼續(xù)充電。在快速充電過程中，電流密度過大，負(fù)極嚴(yán)重極化，鋰的沉淀會更加明顯，影響了電池的容量平衡狀態(tài)。
說到放充電倍率對電池的衰減的影響，我們可以舉一個例子。比如經(jīng)常用來玩游戲的手機(jī)，比起那些通常處于待機(jī)狀態(tài)的手機(jī)來說，不僅電量用的快，電池經(jīng)不住用的情況出現(xiàn)的也較早，動力電池也是一樣的道理。
電池在使用過程中為了滿足不同的駕駛工況會采用不同的充放電倍率，充放電倍率越大，正極材料性質(zhì)的改變和負(fù)極表面膜增厚，使得鋰離子擴(kuò)散困難，從而導(dǎo)致電池容量衰減加快，還有可能引起電池過熱等問題。
