低溫狀態(tài)下鋰電池到底怎么了？

元旦剛過(guò)，轉(zhuǎn)眼間春節(jié)就要到了。你收拾好行李準(zhǔn)備在屏幕前回家了嗎？類似于擔(dān)心買(mǎi)票，在氣溫普遍較低的時(shí)候，純電動(dòng)車(chē)也有不可避免的痛苦，那就是續(xù)航里程減少。但是他們都說(shuō)低溫對(duì)動(dòng)力電池有影響。你知道它怎么了嗎？換句話說(shuō)，除了絕望，我們還能做什么？

■到底發(fā)生了什么？

純電動(dòng)車(chē)冬季低溫續(xù)航里程大幅縮短是不爭(zhēng)的事實(shí)，也是阻礙很多朋友選擇的重要原因之一。即使你很冷，你也不能打開(kāi)暖空氣。純電動(dòng)汽車(chē)將在低溫環(huán)境下行駛，其每百公里耗電量將接近甚至超過(guò)15kWh。當(dāng)你看到儀表盤(pán)上顯示的續(xù)航里程小于導(dǎo)航公布的距離目的地的公里數(shù)時(shí)，里程焦慮就產(chǎn)生了。

那么，發(fā)生了什么？從微觀上看，在低溫下，鋰離子電池正負(fù)極材料的活性降低，電解液的電導(dǎo)率也受到影響。當(dāng)鋰離子電池工作時(shí)，流經(jīng)電池的電流會(huì)受到阻力，這就是所謂的內(nèi)阻。增加內(nèi)阻會(huì)產(chǎn)生大量焦耳熱，導(dǎo)致電池溫度升高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)溫度低于0℃時(shí)，當(dāng)溫度下降10℃時(shí)，內(nèi)阻增加約15%。這一切最終都會(huì)縮短電池放電時(shí)間，你會(huì)覺(jué)得電池不能用了。

鋰離子電池工作溫度過(guò)低，即在充放電過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些副反應(yīng)。主要是鋰離子與電解液發(fā)生不可逆反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致鋰電池容量下降，電池性能進(jìn)一步惡化。

如果沉積物包裹在電極表面，在鋰離子電池充電過(guò)程中，當(dāng)鋰離子通過(guò)電解液向負(fù)極移動(dòng)時(shí)，電極與電解液之間的電位差比設(shè)計(jì)的小，這使得鋰離子與電解液中的物質(zhì)發(fā)生不可逆副反應(yīng)的可能性更大。會(huì)出現(xiàn)電池容量和放電效率降低等一系列結(jié)果。

■我們不知所措嗎？

俗話說(shuō)，辦法總比問(wèn)題多。既然低溫狀態(tài)對(duì)包括續(xù)航里程在內(nèi)的使用體驗(yàn)影響很大，必然會(huì)有解決辦法。我們來(lái)談?wù)勔恍┰谡Ｊ褂眠^(guò)程中可以學(xué)到的小技巧。首先是收費(fèi)環(huán)節(jié)。可能很多有純電動(dòng)車(chē)的朋友會(huì)發(fā)現(xiàn)，冬天無(wú)論是快充還是慢充，充電效率都會(huì)降低。

前面我們說(shuō)過(guò)，低溫也會(huì)影響電池的充電效率，尤其是在戶外使用大功率DC快充時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)電池的充電速度比常溫下慢，而且在后續(xù)的使用中，電池也會(huì)感覺(jué)到電量很低，很多車(chē)輛會(huì)表現(xiàn)出續(xù)航里程精度的下降。

我同事實(shí)際測(cè)量了低室溫下的充電情況，發(fā)現(xiàn)當(dāng)車(chē)輛放置在低溫室外環(huán)境中過(guò)夜，并立即由DC充電時(shí)，充電時(shí)間幾乎是常溫下的兩倍。所以，冬季使用新能源汽車(chē)的訣竅之一，就是盡量在“熱車(chē)”狀態(tài)下保持充電。

也就是說(shuō)，如果我們想縮短冬天的充電時(shí)間，可以在去充電站的路上增加汽車(chē)的耗電量，比如開(kāi)啟運(yùn)（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）動(dòng)模式、開(kāi)啟暖風(fēng)等。，并通過(guò)大功率放電加熱動(dòng)力電池。當(dāng)你到達(dá)充電站時(shí)，動(dòng)力電池的溫度可能會(huì)達(dá)到允許大電流充電的工作狀態(tài)，這也可以節(jié)省一些充電時(shí)間。

此外，當(dāng)電池活性相對(duì)較低時(shí)，使用快充代替滿充。只要?jiǎng)倓傔M(jìn)入涓流充電狀態(tài)，這種狀態(tài)下soc一般會(huì)達(dá)到80%-90%，既能滿足使用要求，又能延長(zhǎng)動(dòng)力電池的使用壽命。

下次買(mǎi)車(chē)可以問(wèn)這個(gè)配置

■除了關(guān)注用法之外，有沒(méi)有解決問(wèn)題的技術(shù)？

在最后一頁(yè)的最后，我們提到了電動(dòng)汽車(chē)低溫充電前，有一些方法可以盡快提高動(dòng)力電池組的溫度，提高充電效率。那么，為什么不開(kāi)發(fā)一種直接加熱動(dòng)力電池組的裝置呢？Wit工程師早就想到了這個(gè)想法，所以你會(huì)發(fā)現(xiàn)一些純電動(dòng)汽車(chē)配備了一種叫做低溫預(yù)熱的配置的廣告。

目前，純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組的預(yù)熱方式大致可分為外加熱和內(nèi)加熱兩種。前者主要是通過(guò)額外的加熱裝置來(lái)盡快改善電池，后者則是利用交流電直接刺激電池內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)，使電池本身發(fā)熱。

■外部加熱

●用“快速加熱”加熱——熱敏電阻加熱

相信很多80后朋友都用過(guò)“快速加熱”燒水。動(dòng)力電池組預(yù)熱系統(tǒng)其實(shí)有一種形式，其工作原理類似于“加熱快”，就是熱敏電阻加熱法。具體來(lái)說(shuō)，工程師會(huì)選擇將感溫元件布置在電池組附近，讓其作為熱源。

根據(jù)純電動(dòng)汽車(chē)的不同狀態(tài)，預(yù)熱結(jié)構(gòu)的能源略有不同。例如，當(dāng)車(chē)主正在充電時(shí)，電池管理系統(tǒng)，即BMS，將監(jiān)控電池狀態(tài)，包括電池組溫度。當(dāng)充電槍物理連接時(shí)，如果電池組溫度過(guò)低，將利用充電樁提供的電能進(jìn)入預(yù)熱模式。如果行駛過(guò)程中電池組溫度過(guò)低，能量來(lái)源為動(dòng)力電池組。

除了上述用熱敏電阻預(yù)熱動(dòng)力電池組的方法外，電熱膜加熱是目前市場(chǎng)上主流的電動(dòng)車(chē)預(yù)熱方法。雖然兩者在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有明顯的區(qū)別，但本質(zhì)上都是利用電加熱裝置產(chǎn)生熱量來(lái)達(dá)到提高電池組溫度的目的，這里不再贅述。

●通過(guò)加熱-液冷溫度控制提高溫度

在這個(gè)效率的時(shí)代，只能應(yīng)付一項(xiàng)工作的人或事都面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，只能升溫的熱敏電阻顯然有改進(jìn)的潛力。這時(shí)，可以兼顧預(yù)熱和制冷的液冷溫控系統(tǒng)獲得了更廣闊的舞臺(tái)。具體來(lái)說(shuō)，它可以根據(jù)整體熱管理要求，在高溫下冷卻動(dòng)力電池組，在低溫下加熱。你可以把它當(dāng)成一種復(fù)合天賦。

一般來(lái)說(shuō)，液冷溫控系統(tǒng)主要包括冷熱交換器、加熱裝置、冷卻液循環(huán)管路和液體循環(huán)動(dòng)力源。它利用冷熱交換器或加熱裝置來(lái)控制動(dòng)力電池的溫度上升或下降，各車(chē)企會(huì)根據(jù)電池組排列和產(chǎn)品需求進(jìn)行調(diào)整。

以通用系統(tǒng)為例，其液冷溫控系統(tǒng)高度復(fù)雜。因此，預(yù)熱后，與熱敏電阻加熱相比，效果保持得更持久。一般來(lái)說(shuō)，液冷溫控系統(tǒng)可以保證電動(dòng)車(chē)行駛后整體溫度達(dá)到設(shè)定范圍，不需要或少量動(dòng)力電池為溫控系統(tǒng)提供能量。

■內(nèi)部加熱

●與其靠大家都往山上倒，不如自己熱起來(lái)。

以上兩種預(yù)熱系統(tǒng)是目前市場(chǎng)上主流的溫控方式。無(wú)論是使用熱敏電阻還是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的液冷控制，都需要消耗一定的電能。未來(lái)有沒(méi)有辦法讓電池更“抗凍”？答案是肯定的。但是現(xiàn)階段這些方法還沒(méi)有得到廣泛的驗(yàn)證，是否會(huì)對(duì)電池造成損害還不得而知。

全文摘要:

無(wú)論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池，在低溫環(huán)境下都會(huì)受到正負(fù)極材料活性和電解液電導(dǎo)率下降的影響。這樣一來(lái)，充電時(shí)間會(huì)相應(yīng)增加，電池更難充滿電。在使用過(guò)程中，動(dòng)力電池組的“斷電”速度會(huì)明顯加快。因此，為了解決這個(gè)問(wèn)題，工程師們開(kāi)發(fā)了電池預(yù)熱系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)。通過(guò)調(diào)節(jié)電池組的溫度，可以減少環(huán)境溫度對(duì)電池組的影響。所以，買(mǎi)純電動(dòng)車(chē)的時(shí)候，不妨問(wèn)問(wèn)賣(mài)家:“這款車(chē)有電池預(yù)熱系統(tǒng)嗎？”