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壽命縮短4倍,這樣的快充你還敢用嗎?

2019-04-22 14:24 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:鋰享新能 來源:鋰享新能
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2018年中國新能源汽車銷售量首次突破120萬輛,中國也連續(xù)多年蟬聯(lián)世界最大新能源汽車市場這一桂冠。電動汽車安全、環(huán)保,是解決日益突...

  2018年中國新能源汽車銷售量首次突破120萬輛,中國也連續(xù)多年蟬聯(lián)世界最大新能源汽車市場這一桂冠。電動汽車安全、環(huán)保,是解決日益突出的環(huán)境問題的最佳選擇,但是目前電動汽車在使用的過程中仍然存在充電速度慢的問題,這也極大的影響了電動汽車的使用體驗。

  我們以目前市面上常見的電動汽車為例,一般慢充需要6-8小時充滿,普通消費者作為上下班通勤使用或許沒有太大的問題,但是對于一些營運車輛,如出租車和物流車等,這么長的充電時間就完全無法接受了。為了解決這一矛盾,電動汽車通常設(shè)置了快充功能,簡單的說就是通過高電壓、大電流在短時間內(nèi)為車輛充入大部分電量,常規(guī)的快充設(shè)置一般是45min充電80%以上,這在一定程度上解決了充電速度慢的問題。但是在小編看來這樣的快充無異于飲鴆止渴,因為目前的動力電池獲得更高的補貼,能量密度都做的很高,往往難以兼顧快充能力,因此采用大電流充電時會導(dǎo)致電池的壽命衰降速度大大加速,使用壽命顯著的縮短。

  北京交通大學(xué)的Yang Gao等人【1】研究就發(fā)現(xiàn),充電速度對于鋰離子電池的循環(huán)壽命有著顯著的影響,例如在0.5C倍率(2小時充滿)充電時,在前150次循環(huán),電池的容量衰降速度為0.02%/次,150-800次循環(huán),衰降速度為0.0156%/次,800次循環(huán)以后的衰降速度為0.0214%/次,但是如果我們將充電速度提高至1.5C倍率(40分鐘充滿)后,則電池的容量衰降會顯著的加速,達到0.078%/次,電池的容量衰降速度是0.5C倍率充電的4倍左右。這也就意味著經(jīng)常使用快充會導(dǎo)致動力電池的壽命嚴(yán)重縮短,可能2到3年就需要對原本壽命長達10年的動力電池進行更換,我們以某品牌的微型電動車為例,補貼后整車售價在5萬元左右,但是更換電池包卻需要近6萬元,因此頻繁使用快充會大幅增加電動汽車的使用成本。
  快充導(dǎo)致鋰離子電池壽命衰降加速的原因主要來自負極,鋰離子電池充電的過程中Li+從正極脫出嵌入到負極,但是Li+在石墨負極內(nèi)部擴散速度較慢,這就相當(dāng)于負極有一個門,每分鐘只能過20個人,但是我們在使用快充的時候每分鐘會有100個人跑到負極,但是只有20個人能夠進入到負極內(nèi)部,其他的人就只能堆積的負極外部,導(dǎo)致負極表面的Li濃度要明顯高于負極底部【3】,負極表面Li濃度過高會降低負極表面的電勢,從而加劇SEI膜的生長,導(dǎo)致電池內(nèi)阻的增加。同時快充會在鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)生大量的熱量,常規(guī)的表面散熱技術(shù)會導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)生較大的溫度梯度【4】,過高的溫度會破壞負極的粘接性能,從而導(dǎo)致負極活性物質(zhì)的脫落【2】,從而導(dǎo)致電池可逆容量的損失。因此,快充不僅僅會導(dǎo)致動力電池可逆容量的快速衰降,還會引起電池內(nèi)阻的增加,從而導(dǎo)致動力電池的性能劣化,嚴(yán)重影響動力電池的使用壽命。

  相比之下,“換電”技術(shù)是解決動力電池充電速度慢更好的方式。顧名思義,所謂“換電”技術(shù)就是在動力電池儲存的電能消耗殆盡時,為電動汽車更換一組已經(jīng)充滿電的電池組,從而實現(xiàn)電動汽車瞬間滿血復(fù)活。而更換下來的動力電池包,可以通過專用設(shè)備進行小電流充電(即慢充),這不僅避免了快充對動力電池性能的損害,最大限度的提升了動力電池的使用壽命,還避免了動力電池壽命衰降后,電動汽車貶值的問題,對于電動汽車的推廣應(yīng)用具有重大的意義,尤其是營運類車輛,如出租車、網(wǎng)約車、物流車等,在有限的營運時間內(nèi),效率就是金錢,因為不用充電而省下來的時間,可以創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益,對司機群體也是大大利好。

  冬季電動車能效降低一直是司機們言之不盡的痛點,低溫環(huán)境導(dǎo)致電池性能衰減,充電效率低,續(xù)航里程縮水,暖風(fēng)加速電池消耗,平時每天充1-2次電的出租車,在冬季則可能需要充3-5次電,如果不考慮電池損耗,每次都選擇快充,每天需要3-5小時充電,而如果選擇換電,相當(dāng)于每天增加3-5小時的營運時間,這也就解釋了為什么最近出租車爭相到換電站排隊入網(wǎng)。

  “換電”其實并不新奇,早在10年前,以色列的BetterPlace就已經(jīng)提出過換電模式,其創(chuàng)始人非常有遠見,只是它的商業(yè)模式選錯了道路,以私家車為市場列入點進行推廣。近年來,中國換電領(lǐng)域冒出一顆新星“奧動新能源”,它的理念跟Better Place相仿,但奧動的商業(yè)觸覺更加敏銳,他們并非從私家車市場入手,而是從營運車輛開始,充分符合國情國策的要求,也能夠?qū)崒嵲谠诘慕鉀Q營運車輛電動化運營的痛點。

  筆者親自到站點考察并計時,一輛出租車從進入換電站到更換完電池包的時間僅為2分46s,效率秒殺慢充快充,甚至能夠與燃油車的加油時間相媲美,據(jù)站點服務(wù)人員介紹,奧動新能源預(yù)計在19年下半年進行技術(shù)迭代,換電效率將會再一步提升。

  筆者從公開數(shù)據(jù)了解到,奧動換電技術(shù)已經(jīng)在北京、廈門和廣州等地的新能源出租車市場成功運營超過2年時間,累計換電次數(shù)近150萬次,總里程已經(jīng)超過2億公里,單車最長運營里程也超50萬公里,重點是一直以來安全無事故。在出租車領(lǐng)域的大規(guī)模換電應(yīng)用充分驗證了換電技術(shù)的安全和可靠。

  或許是看到了出租車領(lǐng)域成功的換電運營經(jīng)驗,新能源網(wǎng)約車、物流車也覺察到換電模式的好處。換電可以最大限度提高新能源車的運營效率,直接提升經(jīng)濟效益,而且換下來的電池可以實時監(jiān)測效能,慢充也可延長動力電池的使用壽命,降低營運車的維護保養(yǎng)成本,這種模式,無論對于新能源出租車、網(wǎng)約車、還是物流車,都具有極大吸引力。相比之下,快充會對動力電池的使用壽命造成嚴(yán)重的負面影響,造成新能源車輛使用和運營成本的升高,因此,至少在新能源營運車領(lǐng)域,“換電”模式更加具有潛力。

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