今天来硬核的讲一下大家都关心的电池寿命问题
1246 47 发布于 山东 2025-02-08 20:39:07 只看楼主 热门标准
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我相信大家购买电车多少都会考虑到电池寿命问题,包括我最初买BZ3的时候,身边朋友还在极力劝我,说老赵你可不要买电车,别看充电的时候省钱,到时候换电池比车还贵。我心里顿时一万个呵呵飘过,这样的认识恐怕还停留在清朝。。

首先咱们从售后这个角度切入,这个角度虽然很清奇,但是也是一个更能触达本质的角度。我们都知道,几大电动车商除了几个天使轮终生的,对三电的质保基本都是8年/10年,16万公里/20万公里,大家记住这几个数字,然后思考,为什么我不开那么多公里数,到了年限他也不给我保了呢?这就牵扯到了大多数消费者都经常忽略掉的一个日历寿命问题。

很多人可能是第一次听说日历寿命这个词,其实也不怪你们,这主要是我们电池研发部门经常用的一个指标,普通大众很难去触及和深入了解,普通老百姓意识到循环寿命这个问题并对磷酸铁锂体系和三元锂,高镍体系811以及最近比较新奇的钠离子以及全固态体系做到有所对比,就已经很不错了。如果拿三元锂和磷酸铁锂的循环寿命来PK,大家肯定都知道结果,磷酸铁锂完胜,而且是大幅度领先,但是为什么现实中并没有磷酸铁锂车主的使用感受很优越或者三元锂在循环寿命这一块的短板导致电池的提前报废的大量情况出现呢?这里面有一个冥冥之中的注定,有点像命运,给你一个巨大的优点,必然给你一个巨大的缺点或者难处,磷酸铁锂虽然循环寿命长,但是其在组成体系的时候由于一致性比三元锂更难以把控,所以经常导致电池组的整体性能被过早的拉下水,而三元锂的电压非常线性,导致每次充放电BMS均能很好的均衡每一个电池,所以虽然单个三元锂的循环寿命拼不过磷酸铁锂,但是在组成体系下,磷酸铁锂的优势就很难存在了,三元锂的劣势反而被补齐了。

然后咱们着重详细的讲一下日历寿命,在我们科研人员的日常研发工作中评估日历寿命是有必要的,日历寿命能导致多少衰减,机理是什么,实验室如何进行测试,有没有模型进行预估等等都是我们进行研究的。

首先给大家通俗的解释一下再来硬核的,要不然怕你们一下子接受不了。日历寿命最简单的理解就是你买一辆电车,开的确实不多,比如公司离你很近,你每天也就20公里以内的路程,一个月平均22个工作日,一年算上节假日出游也就顶多八九千一万公里,10年之后可能开到了八九万或者十万公里,电池的循环次数确实不多,但是日历寿命快到了,也就是15年左右基本就是顶天了,也就到了电池必须报废的时候了。也就是说哪怕你一个月只开一次,一年只充一次电,15年后才充15次电,那到15年之后电池依旧得报废,15年之后确实存不住电了,哪怕你保养的再好,也无法突破电池的日历寿命,这就是事实。然后理论上磷酸铁锂的日历寿命确实是高于三元锂的,但是由于新能源电池是一个体系,电池组,再加上刚才说的磷酸铁锂的一致性不好掌控,容易导致个别电芯提前报废,在这种因素下,磷酸铁锂的这个优势就被拉平了,也就是说和三元锂一样,基本上最长15年顶天了。

然后就到硬核的了,我必须让大家知道造成这个日历寿命的底层原理是什么。日历寿命其实就是无论你用不用,用的多或少,时间对电池带来的影响,电池容量下降、内阻上升,主要机理为SEI膜增厚导致LLI,以及高温存储可能存在部分LAM;其实在我们实验室环境下,主要因子有两个,分别是soc和温度。测试不同soc不同温度梯度的长期存储后电池的实际容量,做个DOE设计实验,如下表所示,做这个费时费力,所以只有我们科研院所做,电池pack企业一般不做。我们实验前先进行预处理,先把Q0、R0这些测了,调soc,不同温度存储,一个固定周期拿出来重新测一遍Qn、R0,之后就是拿着这些数据进行数据处理画曲线了。

这是我们在不同温度和不同充电程度下做的对照实验

前面讲了日历寿命会导致容量下降和内阻上升,下面主要讲容量下降这部分;

先展示一下日历寿命的测试,下图是我们实验室耗时两年多的时间做的测试结果,请大家认真看:

横轴的每一小格就代表100天的时间,纵轴是容量保持率

从图中可以看出,无论是使用环境还是充电环境,温度越高,对电池容量的损伤就越大,比如在60度的环境下,连续充放电两年,900次,电池容量就下降到只有70%多了。但是在0度和10度左右,连续充放电两年,900次,容量还能保持在96%左右呢,大家看这个差距,可想而知!

我今天用了很长时间来写这篇电池科普文章,主要就是想告诉大家底层机理,让大家知道我们科研人员是怎么进行电池的研发和测试的。当然了,在日常使用中我们不可能把电池时刻都能放到一个它最喜欢的最舒适的环境中让它保持最优的寿命,车是用来开的,电池是拿来用的,这其实有点像人,人生不如意之事十有八九,我们的人生中不可能都是一帆风顺的,只不过是有的人出生条件好一点(像在低温环境中使用的电池,主人还特别爱惜,很注意保养),有的人是天崩开局(就像图中60度中的电池,不光环境恶劣,还被主人非常暴力的蹂躏,一点也不怜香惜玉)。科学写到哲理层了,与大家共勉!

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