電池壽命到底有多長？電池的種類和特性你知道嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-26 20:25
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雖然目前爭議不斷，但其實很多車主都已經(jīng)看清，新能源汽車才是未來中國汽車市場的主流方向。無論是從政策還是從車企的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型上看，越來越多的車企都已經(jīng)著手布局新能源汽車這一領(lǐng)域，而自主品牌更是把純電動汽車作為對外國車企“彎道超車”的一大捷徑。
國家和車企對汽車行業(yè)的整個發(fā)展預(yù)期有著深思熟慮的考量，而我們作為屁民，所更關(guān)心的只有電動車好不好開、好不好修、經(jīng)不經(jīng)開。
畢竟，與傳統(tǒng)汽車幾十上百年的發(fā)展不同，電動汽車在很多普通老百姓的心里還是存在很多疑惑的，下面我們對普通車主最關(guān)心的幾個問題一一解答。
電池的種類和特性？
目前，新能源車用的動力電池分為三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池兩種。三元鋰電池比較有代表性的車有特斯拉、北汽E200EV、江淮IEV5、奇瑞eQ等。特點是能量密度高，同樣體積重量下，電容量大，電池一致性好，生產(chǎn)技術(shù)成熟。
磷酸鐵鋰電池有著較高的安全性和較長的循環(huán)壽命，同時，充放電倍率高，就是說充電速度快，同時加速性能好。安全性好，彎曲穿刺高溫都沒問題。
缺點是能量密度低一些，同樣的續(xù)航需要使用更多的電池，相應(yīng)增加了車重和成本；一致性差一些，需要更好的電池管理系統(tǒng)；低溫衰減比較明顯，0℃時容量會降低10%左右，而-20度時容量會降低30%左右
以國內(nèi)最大的電動車生產(chǎn)廠商比亞迪為例，過去在磷酸鐵鋰電池領(lǐng)域已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)的比亞迪，又開始轉(zhuǎn)向三元鋰的大規(guī)模開發(fā)，如現(xiàn)在的比亞迪秦、唐、宋等EV車型，使用的都是三元鋰電池。所以，整體來說，三元鋰電池在當(dāng)下政策環(huán)境下?lián)碛懈用黠@的優(yōu)勢。
電池壽命到底有多長？
首先要先解釋下什么叫“充放電循環(huán)”，循環(huán)壽命1000次，意思是充1000次電就報廢了嗎？并不是！就像手機充電一般，手機電量從0%到100%為一次充放電循環(huán)，而如果只充到50%就拔出插口，意味著只用到了半個循環(huán)。
以目前最常見的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池為例，三元鋰電池在測試中理論上循環(huán)壽命在1500次左右，實際使用上，完全充放電循環(huán)在800次以上，而控制電池放電在25%-75%的狀態(tài)下，實際使用可以達到1200次以上。
而磷酸鐵鋰動力電池，理論循環(huán)壽命達到2000次以上，標(biāo)準(zhǔn)充電（5小時率）使用，可達到2000次。實際使用中，完全充放電循環(huán)也可以達到1200次以上。
因此，可以初略計算下，以一般三元鋰電池電動車?yán)m(xù)航300公里算，1次完整循環(huán)實際行駛距離大概是250公里。按照完全充放電循環(huán)在800次以上來算，電池的壽命可以達到20萬公里左右，基本覆蓋了一輛車的使用壽命。
電池衰減過程是怎樣？
雖然電池的壽命可以達到20萬公里左右，但還有另一個考量標(biāo)準(zhǔn)，就是電池組會隨著充放電造成電池的能量密度衰減。就像手機用久后，電池會越來越不經(jīng)用了。而電池的容量一旦低于初始的80%，意味電池組不適合繼續(xù)在車上使用，就要更換新的電池了。
目前，得到最準(zhǔn)確的電池衰減測試數(shù)據(jù)的，只有各廠商公布的自家車型測試數(shù)據(jù)。業(yè)內(nèi)人士稱“一般純電動汽車在第一年的衰減量比較大，在8%左右，但在隨后2-3年里將會衰減4%，到5-6年后將逐年衰減1%”。
以國外對上千名特斯拉車主反饋回來的電池衰減圖表來看，可以看到，Model S 在跑了10萬公里后，平均電池衰減僅為6%。在跑了 25 萬公里之后，平均電池衰減還不到 10%。雖然也有個別車主出現(xiàn)異常衰減的情況，但就平均值而言，衰減幅度并不大。
各廠商對電池的質(zhì)保條款？
目前按照國家規(guī)定，在質(zhì)保期內(nèi)電池的性能衰減不能超過20%，否則由廠家免費為車主免費更換電池。要求新能源車關(guān)鍵部件(電池、電控、電機)提供不少于5年或者10萬公里質(zhì)保，而自2016年開始，提供不少于8年或12萬公里質(zhì)保。
如特斯拉的驅(qū)動裝置和電池組的保修條款為8年不限里程；比亞迪為電池組提供8年或15萬公里質(zhì)保，終身電芯質(zhì)保；吉利、北汽新能源同樣為電池組提供8年或15萬公里質(zhì)保；榮威為電池組提供8年或12萬公里質(zhì)保。
電池衰減在質(zhì)保范圍嗎？
目前國家規(guī)定，在保質(zhì)期內(nèi)（8年/12萬公里起），電池性能出現(xiàn)衰減不得超過20%，否則，由廠家進行免費更換。但如果電池衰減量屬于正?，F(xiàn)象，廠商一般不予更換電池。
若遇到電池驟然衰減，續(xù)航里程突然降低等，屬于非正?，F(xiàn)象，廠商將對質(zhì)保期內(nèi)的車輛免費更換電池組。由于純電動車的發(fā)展最近幾年才高速發(fā)展，因此，更換老化電池的案例也鮮有耳聞。
以比亞迪為例，比亞迪技師稱“目前比亞迪電池正常衰減范圍主要由廠家決定，我們在店內(nèi)對電池進行檢測后形成報告，再交由廠家，由廠家決定該車是否屬于正常衰減，若在正常范圍內(nèi)的衰減電池，不提供免費更換電池組服務(wù)。由于這過程并不透明，也就是說，電池衰減該不該由廠商換電池，是車企說了算。
電池更換大概需要多少錢呢？
電池組更換的價格目前各大車企并未公開，根據(jù)鋰電網(wǎng)等各種網(wǎng)站到消息，目前動力電池生產(chǎn)成本在1300元/度，裝車價在1700元。但從更換過的車主那得知報價單，老款比亞迪唐換電池報價5萬多元。
而海外日產(chǎn)就在2018年3月發(fā)布了日產(chǎn)聆風(fēng)電池更換計劃和價格。日產(chǎn)車主購買新款原裝24kWh、30kWh及40kWh的車載電池，支付的價格分別為65萬日元（約合4萬人民幣）、80萬日元（約合4.9萬元）、82萬日元（約合5萬元人民幣）。
由于電動車的風(fēng)潮近幾年才興起，因此目前市面上很多車型都還沒到需要更換電池組的車齡，因此并未發(fā)生很多電池衰退引發(fā)的糾紛案例。國家規(guī)定的從8年/12萬公里的質(zhì)保期來看，電動車對電池組的保障都是足夠的。
但另外一邊，廠商對政策的落實卻有自己的一套，電池性能衰減的檢測是廠商自己說了算，并沒有公開透明標(biāo)準(zhǔn)。而如果車主有疑問需要自行找機構(gòu)檢測的話，費用還要自己掏錢，費神費財，容易和車企扯皮。
而保質(zhì)期過后電池衰減嚴(yán)重了怎么辦？這點很多廠商并未作出明確的答復(fù)，采取模糊態(tài)度，普遍采取“技術(shù)不斷更新迭代，以后電池成本會越來越便宜”類似的語術(shù)。這對于車主而言無疑是在“畫大餅”，也造就了目前絕大多數(shù)人對電動汽車的不信任。
動力、儲能火災(zāi)事故敲響安全警鐘
中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2019年1-4月，我國新能源汽車實現(xiàn)產(chǎn)量36.76萬輛，銷售36萬輛，同比分別增長58.47%和59.79%；其中，純電動汽車產(chǎn)銷分別完成28.6萬輛和27.8萬輛，同比分別增長66.1%和65.2%。在以純電動汽車為代表的新能源汽車產(chǎn)銷量直線飆升的同時，越來越多的新能源汽車起火爆炸事故也時常見諸報端，其中不乏特斯拉、蔚來、比亞迪、奔馳、北汽新能源這樣的知名電動汽車品牌。盡管電動汽車起火事故主責(zé)的板子不能獨獨打在動力電池身上，但動力電池安全性正受到越來越多的關(guān)注。
電池的另一應(yīng)用場景電化學(xué)儲能領(lǐng)域，近幾年也迎來大規(guī)模發(fā)展。2018年國內(nèi)電化學(xué)儲能裝機量已經(jīng)突破“GW”，電化學(xué)儲能規(guī)?；б嬉矊⒃谖磥?-3年內(nèi)實現(xiàn)。然而，2018年韓國儲能電站多起火災(zāi)事故，卻給正在發(fā)展中的中國電化學(xué)儲能敲響警鐘。據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟常務(wù)副理事長俞振華介紹，由于此前安全事故頻發(fā)，目前國內(nèi)很多電化學(xué)儲能項目進展緩慢，部分項目甚至?xí)和＿M行消防安全整改。同樣，儲能電站的消防安全事故的起因也并非全部來自電池，但電池?zé)o疑是導(dǎo)致火災(zāi)事故發(fā)生的重要推手之一。
材料出發(fā)，解決電池安全短板
無論是電池，還是新能源汽車或是儲能領(lǐng)域的業(yè)內(nèi)人士均認為，電池應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)的安全問題，并不只是電芯本身的問題，而是包括從電芯化學(xué)體系的設(shè)計，生產(chǎn)過程中的一致性，電芯全生命周期管理，到配套BMS設(shè)計與實施，電芯、電池包連接結(jié)構(gòu)設(shè)計，甚至包括應(yīng)用中的消防安全措施等的一系列問題?？偠灾?，安全是個系統(tǒng)性的工程，應(yīng)用中的任何一個環(huán)節(jié)，都可能成為系統(tǒng)安全的短板。
在電芯的化學(xué)體系設(shè)計層面，上海交通大學(xué)教授陳立桅曾透露，他帶領(lǐng)的團隊正在研究一種高安全性三元正極添加劑材料，該材料可以使三元軟包電池在進行針刺試驗后，仍可正常放電，確保了電池的安全性。類似的材料摻雜實驗也正在多家科研機構(gòu)和企業(yè)的實驗室中不斷進行，其目的就是為了找到可以確保電池高安全性的材料，讓高能量密度電池也能兼具高安全性。
國內(nèi)正極材料生產(chǎn)商德方納米曾表示，該公司研發(fā)的納米級磷酸鐵鋰材料配合碳納米管導(dǎo)電液，使材料的各項性能特別是安全性大幅提高，并已經(jīng)實現(xiàn)批量供貨。從事隔膜研發(fā)和生產(chǎn)的美國Celgard公司的一項研究表明，在負極部分增加陶瓷涂層，可以抑制負極內(nèi)部的熱量傳播，從而減少熱失控的產(chǎn)生，有效確保電池安全。而在電解液制造方面，在已有電解液中添加阻燃劑，或者研發(fā)更高安全性電解液材料，也同樣可以降低電芯的安全事故風(fēng)險。
新電池設(shè)計，發(fā)力電池安全
采用全新材料的電池體系，同樣可以成為提高電池安全性的有效途徑。
圖為安力能源在“儲能國際峰會暨展覽會2019”上的展位
在日前閉幕的“儲能國際峰會暨展覽會2019上”，超威集團旗下安力能源展出了近期剛剛投產(chǎn)的鈉鎳電池產(chǎn)品。據(jù)了解，該電池主要由固體鎳和氯化鈉顆粒及陶瓷管構(gòu)成，反應(yīng)溫度為260-300攝氏度，整個過程中不存在易燃易爆物質(zhì)。即使陶瓷管發(fā)生破裂，反應(yīng)生成的單體鈉也會率先與熔融狀態(tài)的四氯鋁酸鈉結(jié)合，不會與空氣接觸。因此該電池的安全性極佳。和鋰離子電池相比，這款鈉鎳電池兼具的低成本和高性能讓它更適用于大規(guī)模儲能。
與安力能源的鈉鎳電池類似，遼寧星空鈉電也在上述展會上展示了最新的鈉電池產(chǎn)品。據(jù)星空鈉電展位負責(zé)人介紹，這款電池的正負極材料、隔膜和電解液等均為自主研發(fā)的高安全性材料。在進行軟包疊片工藝生產(chǎn)后，該電池在90攝氏度的高溫情況下不會出現(xiàn)熱失控，對標(biāo)鋰離子電池所進行的穿刺、擠壓、高空下落等試驗后，電池仍不會起火爆炸。
近幾年，鈉離子電池以高安全性和低成本正逐漸走進人們的視野，而固態(tài)電池也是目前解決鋰離子電池安全問題的有效且呼聲最高的途徑之一。2018年7月，由珈偉股份研發(fā)生產(chǎn)的08116337-CO-36Ah類固態(tài)軟包三元材料動力鋰離子蓄電池通過國家機動車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心強制性檢驗，其配套車輛也在當(dāng)年10月的第313批《道路機動車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》中現(xiàn)身。
系統(tǒng)發(fā)力，降低安全事故隱患
業(yè)界一直強調(diào)“安全是系統(tǒng)工程”，這個系統(tǒng)就不單單指電池系統(tǒng)，而是新能源整車、儲能電站這類的綜合系統(tǒng)。近些年，從系統(tǒng)層面解決安全問題的研發(fā)和應(yīng)用，也并不少見。
無論是在新能源汽車電池箱，還是在儲能箱、柜中，電池通常處于較為密閉的空間中，這對電池散熱會造成不利影響，一旦熱量聚集，就很可能因局部過熱發(fā)生安全風(fēng)險。在上述展會上，山東博一新能源展示了用于電池模組散熱的全新電池包熱管理技術(shù)。該技術(shù)核心采用超導(dǎo)熱材料，將電池模組內(nèi)部的熱量迅速導(dǎo)出，從而確保整個模組保持較低溫度。
特斯拉Model 3也采用了不同以往的安全性設(shè)計，電池箱體去除了頂板，一旦箱體內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)，因為沒有壓力，從而減少爆炸造成的傷害。此外線路焊接頭全部朝向地面，萬一有可燃氣體噴射，也可以確保不噴向兩側(cè)和上面。
一旦發(fā)生火災(zāi)，及時滅火也非常有必要，這也就需要電池應(yīng)用場景中特別是儲能領(lǐng)域，要有相應(yīng)的阻燃和消防措施。據(jù)中國電科院資深科學(xué)家來小康介紹，他帶領(lǐng)的團隊正在進行儲能PACK箱體阻燃材料的研究，目的是一旦一個箱體發(fā)生火災(zāi)，確保不會危及附近的其他箱體。
煙臺創(chuàng)為新能源自主研發(fā)的“鋰離子電池?zé)崾Э啬Ｐ?rdquo;及自動滅火技術(shù)，通過在箱體內(nèi)及周圍設(shè)置多個傳感器，判斷電池箱熱失控情況，在熱失控早期進行報警，防患于未然。值得注意的是，即使是早期的可燃氣體泄露，該系統(tǒng)也可以進行檢測并報警，切實保證了電池系統(tǒng)的安全性。
盡管安全問題為新能源汽車和儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展敲響了警鐘，但防微杜漸要好于止步不前，隨著相關(guān)安全問題解決技術(shù)與方法的不斷提升和推出，電池應(yīng)用的安全風(fēng)險也將會不斷降低。
