【e车科普第三季】新能源汽车动力电池的前世今生

【e车科普第一季】比亚迪电池管理系统终极解密：http://club.autohome.com.cn/bbs/thread-c-3430-50116773-1.html

【e车科普第二季】比亚迪混动车强大动力背后的秘密http://club.autohome.com.cn/bbs/thread-c-3430-50312750-1.html

    什么是新能源汽车的核心呢？抛开燃料电池车，决定一款新能源车性能、使用寿命、使用方便度最关键的部件就是动力电池了。而整车中，也有超过40%的成本是电池成本。即使是燃料电池车，核心部件也是电池：燃料电池系统、储能电池系统。而电池问题， 也是困扰很多准车主甚至是车主最大的问题。今天，e车会将和大家818关于动力电池的林林总总。

【Part4】锂电池的正确使用方式

    为什么上来就是第四部分呢？e车想到并不是所有人都对技术感兴趣，所以先把方法发上来，如果没兴趣的话，就不用费心费力的看前三部分了=。=

    正确的充放电使用方式可以极大的延长电池的使用寿命。虽然市面上2016年1月1日以后上市的电动车都有8年或15万公里以上的保修，比亚迪更有电芯终身质保的承诺。但是良好的使用习惯依然可以在车寿命的中期获得更好的使用体验。试想一下挣扎在换电池边缘的电池和衰减不明显的电池使用起来感觉一定是很不一样的。电池的衰减主要来源于两个方面：1，放置时间导致的衰减。2，使用循环电量导致的衰减。这里e车会将从这两方面介绍一下，如何使用电池，才能让电池更长寿。

一、不要将电池满电或馈电状态下长时间存放。如果每天都在正常用车，可以无视这个，当有一段时间不使用车辆时（超过5天），不要让电池处在超过90%或者低于10%的电量下，这将严重影响电池的寿命。正确的姿势是：将电池组电量调节至40%-60%存放，在电量低于40%时适当补充电量。这样可以基本不影响电池寿命，长时间存放。

二、在电池处于低电量状态（低于30%时）时，限制输出功率，即不要使用大脚油门，因为电池在低电量状态，内阻增大明显，会产生更多的热量，而过热是影响电池寿命的重要因素。并在停车后，及时充电，不然就会出现馈电存放的情况。（电池可以放电到低电量，没问题的，但是不要过低电量存放，要及时充电）。

三、不要在温度过高或者过低的情况下充电。一般认为，环境温度低于零下15度或者高于35度都不适合充电。尤其是高于35度时，如车辆在阳光下暴晒，电池组温度可能超过55度，这样的温度下，即使磷酸铁锂电池，循环寿命也会从2000次下降到500次左右。所以，在温度比较高的时候，尽量选择晚上太阳落山后充电。冬季最好选择在室内或者白天充电。

四、对于三元锂电池车型，尽量不要充满电，也不要放空。即使BMS系统很完善的特斯拉，正常使用时，也只允许使用20%-70%之间的电量，其他电量会被屏蔽掉，只有开启长途模式才允许使用。三元锂电池满电存放或者过放会严重影响电池寿命，其耐受度比磷酸铁锂电池差很多。如果自己的车型没有相应的保护措施，可以自己手动控制下，当然前提是续航足够的情况，25%-75%之间放电的三元锂电池可以有1200次以上循环寿命，5%-30%或者75%-100%估计连500次循环都不一定有。

五、不要使用电压不稳或者供电不稳定以及有大型设备干扰的电源。这个不仅伤害电池，还容易烧毁充电器。大型设备所产生的杂波也会直接影响车载充电器的工作，进而影响电池内储电量。

【Part1】可充电电池的发展史

大家平时接触比较多的电池有不可充电的干电池、玩具车上用的5号可充电电池、传统汽车上的蓄电池、手机上用的锂电池等，但是很少有人去深究更细致的分类。总的来说，可充电电池大致可分为镍镉电池、镍氢电池、铅酸蓄电池、锂离子电池、磷酸铁锂电池（严格意义上说磷酸铁锂电池也是锂电池的一种，但是它有很多与一般锂电池不同的特性，故单独列出）。镍镉电池：

镍氢电池：

三元锂电池（18650）：

磷酸铁锂电池：

他们的基本特征如下：

   不同的特征和不同的价格也决定了他们不同的使用环境：镍镉、镍氢电池多用于小家电、玩具的供电（当然还有某知名混合动力汽车...不过新一代已经逐渐的淘汰镍氢电池了）。铅酸蓄电池多用于汽车的启动电瓶、电动自行车电瓶、低速电动车电瓶。而新能源车通常采用锂电池或者磷酸铁锂电池，优势很明显：充电快、放电功率大、寿命较长，缺点同样明显：成本高！所以新能源汽车在国家补贴的大环境下，价格依然比较高，而一些采用铅酸蓄电池的低速电动车，在没有国家补贴的情况下已经杀入2万元区间。（当然这些低速电动车的安全性和可靠性咱就不予置评了）

    玩具车电池咱就不说了，先来说说使用铅酸蓄电池的低速电动车吧。这货在没有国家支持，没有明确路权的情况下，爆发了：2-4万的低价、不用驾驶证、不用买保险，使用便宜，看似很美好。咱先不提铅酸蓄电池回收不利造成污染这回事（话说正规的回收企业真心很少很少的），也不提它能量密度低，充满电跑不远这回事儿，也不提它放电电流小车跑不快这回事儿，单单400-600次的循环寿命就决定了铅酸蓄电池不适合作为动力电池。一般的低速电动车续航在100多公里，平均2天充一次电，按照400次循环计算，2年多电池寿命就结束了。换一套的价格也不低，再过两年多再换！但是你买车的时候没人告诉你这些，为什么？想想即便是汽车启动电池，在几乎不亏电的情况下，也就3年的寿命，也就明白了为什么低速电动车通常电池保修2年了吧？

    可以说通过这么多年的发展，锂电池被证明是最适合汽车动力电池的选择。而也只有锂电池可以达到国家对于“新能源车”的定义：30分钟时速超过100KM/H，是其他电池无法做到的。

【Part2】锂电池的几个常见亚型

    同为锂电池，根据正极材料的不同，又分为钴酸锂（特斯拉roadster）、三元锂（特斯拉ModelS）、锰酸锂（日产聆风）、磷酸铁锂电池（比亚迪E6、秦、唐）。

roadster：

modelS：

聆风：

比亚迪唐：

    钴酸锂在车辆动力电池领域几乎绝迹了，因为安全性不好，价格高。

    锰酸锂电池的低温性能较好，更适用于寒冷地区使用。但是高温稳定性不够出色，容易鼓胀、循环寿命衰减较快。目前使用的比较少，比较出名的只有日产聆风，还遇到了3年电池容量大面积衰减，更换电池需要自费的问题。新一代聆风也已经更换了电池类型，可以说这种电池在新能源汽车上的前景也不是很好。

    三元（钴镍锰酸锂）锂电池因为特斯拉的带动，最近发展十分迅猛。三元锂电池具有能量密度大、充电速度快、放电倍率高、生产工艺成熟、一致性好等众多优点。在良好的BMS软件控制下，可以达到1000次以上循环，基本可以满足新能源汽车全寿命需求（要达到1000次循环，需要牺牲一定的续航，即充电不能充满，放电不能放完全）。

    磷酸铁锂电池属于优点和缺点都比较明显的电池，优点：材料获取比较便宜，没有贵金属、安全性比其他锂电池好得多，即使刺穿都不会起火，循环寿命长，使用得当的情况下轻松突破2000个循环。缺点也同样明显低温性能较差，能量密度低（也就是说实现同样的电能储备需要更大体积，更大重量的电池），生产工艺成熟度差（结果就是一致性不太好，容易导致电池不均衡。不均衡，熟悉吧？详情见e车科普第一季-------------)。比亚迪的新能源车都是使用的磷酸铁锂电池。

    目前的技术来说，各种锂电池算是各有千秋，谁也不会完全取代谁（某型电池出现技术突破的情况除外）。比如用磷酸铁锂电池去做roadster这样的超跑，明显体积、重量都会让人无法接受。而用锰酸锂做E6这样的电动出租车寿命也会丧心病狂。用三元锂电池去做插电式混动车电池也会出现明显的早衰。电池这东西，不一定要选贵的，但是一定要选择对的。

【Part3】不同新能源车电池的选择

    也许你看到了，介绍上边几种电池，咱们提了几个车型，算是代表。目前roadster这种纯粹的性能电动跑车已经不多见，特斯拉ModelS和ModelX、Model3都更像是性能家用车，所以抛弃了比较极端的钴酸锂，选择了更成熟的三元锂，带来了体积、价格、性能上很好的平衡。而且特斯拉借助其强大的电源管理系统，使不太稳定的三元锂电池达到了不错的稳定状态，上市一来未发生行驶过程中严重的自燃事故。（充电过程中还是烧掉了几台 =。=）

长续航纯电动车目前还是以三元锂电池为主流。因其生产技术成熟，采购相对简便，很多电动车的后期之秀都选择这条“捷径”，北汽、众泰、奇瑞、江淮（部分老产品未是用三元）等都采用了三元锂电池。只是目前还没有足够的时间里程积累，不知道他们能否很好地驾驭这款性情并不算温和的电池。

磷酸铁锂电池在e车看来，是插电式混合动力车最好的搭档。插电式混合动力汽车具有电池储电量小、整车车重大、电机功率高、纯电续航里程低、充放电功率大、电池循环次数高的特点。以比亚迪唐为例，储电量18度，仅仅和入门级纯电动车相当，车重却高达2.2吨，放电功率最大可达280KW，而同样储电量的入门级纯电动车功率不会超过20KW。巨大的瞬间放电电流会对电池产生巨大的压力，如果使用放电系数不是很大的电池，将会严重影响电池的使用寿命，而磷酸铁锂电池恰好是放电系数最大的那一款。又因为储电量低，所以插电式混合动力汽车的充电频率和电池放电深度也明显高于纯电动汽车。以续航200KM的纯电动车型为例，如果日行驶60KM，3天充一次电即可，而续航80KM的唐，就需要每天充电，这样电池组的循环数是纯电动车型的3倍。磷酸铁锂电池可以在深度充放电的情况下使用2000以上的循环，其他电池在这样的使用强度下寿命能达到1000次已经很不错了。

而纯电动汽车，目前比较主流是三元锂电池，磷酸铁锂电池也有厂家在使用（主要为比亚迪）。三元锂电池如果配合比较好的BMS控制充放电比例，同时使用良好的监控系统和电池保护装置解决安全性问题的话，不失为纯电动汽车很好的解决方案。技术成熟、成本适中、能量密度大、循环寿命较长。而磷酸铁锂电池如果想要成为主流，就要克服能量密度较低、低温性能差、产品一致性差的几个问题。一旦解决了这几个问题，磷酸铁锂电池就会以其原料成本低、循环寿命长、安全性好的特点，迅速占领市场。

看完了以上的介绍，想必大家对于电池已经有个更深入的了解。对于新能源汽车来说，电池的寿命没有想象中的三四年，不然国家也不会强制要求提供8年或15万公里质保，而衰减确实每时每刻都在发生的。合理的使用，控制衰减，在汽车的全寿命内电池基本上是免维护的。关于电池更深入的原理方面的介绍，请关注e车科普系列。

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