鉅大LARGE | 點擊量:1177次 | 2021年08月25日
如何評價動力鋰電池?
評價電池的維度是真的有挺多的細分項目的,綜合的評價一個供應(yīng)關(guān)系的考量真的挺多挺多的。我們只能從一個局部和整體的加權(quán)系數(shù)來梳理出一些頭緒。
因為總體現(xiàn)在是出競爭力的車是第一位的,2018-2019年是比供應(yīng)商速度和供應(yīng)的時機,而長期的競爭力是我們一點點要觀察和考驗的。先滿足這些基本的要求再來考慮別的。
如今選車也是選電池,如何評價一輛車里面的電池,是不是可靠、安全和耐用,這是個比較大的問題。本文在這里嘗試講這個事情,我們來談?wù)勅绾卧u價一款電池。在這個方面我們至少可以分為兩個層次來看:
1)電池單體如何?
2)電池系統(tǒng)如何?
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
表1電池要從單體和系統(tǒng)級兩層來看。
化繁為簡,一個電池系統(tǒng)在整車里面工作,也牽涉到負責電池系統(tǒng)的團隊與整車開發(fā)之間的匹配和協(xié)調(diào),不過我們還是基于上面的重要目標,評價一個電池系統(tǒng)的重要指標圍繞上述參數(shù)所展開。
圖1電池與整車的關(guān)系
在篩選電池的過程中,要綜合的把各個參數(shù)繪制成蜘蛛圖,然后根據(jù)實際的情況來選擇電池,來匹配整車的需求。要重點說明的是,在混合動力、插電式混合動力和純電動汽車這三個不同的分支里面,電池的特性需求是有較大的區(qū)分的。而在一類電池里面,比如純電動汽車里面,比較不同車企和電池生產(chǎn)公司,指標的要求則更直觀和要求趨同。
圖2考核電池基本性能的蜘蛛圖
1)能量密度高/功率密度高
電池的能量密度,指單位重量或者單位體積內(nèi)包含的能量;功率密度是指單位重量或者體積對應(yīng)的最大放電功率的數(shù)值。現(xiàn)在單位重量的電池能量密度已經(jīng)成為衡量電池技術(shù)先進性最重要的指標和補貼直接掛鉤。這也可以理解,車輛有限的空間和總重內(nèi),只有通過切實降低電池包的體積和重量,才能充分發(fā)揮其運輸特性,電動汽車被詬病最為厲害的就是背了一個烏龜殼在跑路。
電池的能量密度與電池安全性之間,存在著一定的矛盾關(guān)系,隨著能量密度的提高,電池的安全性和安全冗余邊界是受到限制的,這時候有關(guān)車輛而言,要做更多的工作。
2)電池壽命
壽命,是動力鋰離子電池應(yīng)用在汽車上最為關(guān)鍵性指標之一,這重要是由于車主有關(guān)車輛的可使用年限和可行駛里程兩方面所做的考慮,根據(jù)這個要求電池的壽命可以分為包括循環(huán)壽命和日歷壽命兩個衡量。
循環(huán)壽命是指電池經(jīng)過一定放電深度的充放電循環(huán)次數(shù)后,電池內(nèi)部的衰減情況。日歷壽命是指隨著時間的推移,電池本身的衰減情況。這兩個參數(shù)也是動力鋰離子電池路線圖里面最重要的考核依據(jù)。
圖3動力鋰離子電池路線圖
3)運行溫度范圍
包括低溫性能和高溫性能,我們一般表征電池的工作溫度,而這個工作溫度與電池的功率輸出有直接關(guān)系,我們一般成為功率的Map圖。
低溫性能:是在指低溫下,電池內(nèi)部的鋰離子和電極材料保持較高活性,剩余容量高,放電能力衰減少,允許充電倍率大。溫度下降會使鋰離子電池剩余容量衰減成加速形勢。溫度越低,容量衰減越快。低溫下鋰離子和電極活性物質(zhì)活力下降,鋰離子嵌入負極材料內(nèi)部的速率嚴重下降。超過電池允許的功率充電時,大量鋰離子堆積在負極周圍,來不及嵌入電極的鋰離子得電子后直接沉積在電極表面,形成鋰單質(zhì)結(jié)晶。
高溫性能:是指在較高溫度中,電池正負極材料,隔膜和電解液還能夠保持良好的穩(wěn)定性,在高溫下能夠正常工作,壽命不會加速衰減,高溫不容易引起熱失控事故。一般鋰離子電池的最高工作溫度在50℃左右。負極表面的SEI膜在90℃左右就可以開始溶解,使得電芯進入自生熱階段,自生熱帶來額外的溫升,這是我們引入電池管理系統(tǒng)要做功率限制的重要原因。
接下來,我們講一下電池系統(tǒng),在電池系統(tǒng)里面,則要滿足更多的法規(guī)和公司內(nèi)部的需求。面向于統(tǒng)一的我國的認證和統(tǒng)一比較要求的重要有以下的
行業(yè)標準QC/T743包括了電性能和安全性能測試項目,國標則分為2組系列標準,第1組分為Gb/T31484(循環(huán)壽命)、Gb/T31485(安全性能)和Gb/T31486(電性能);第2組為Gb/T31467.1(高功率應(yīng)用電性能)、Gb/T31467.2(高能量應(yīng)用電性能)和Gb/T31467.3(安全性能)。
Gb/T31484、Gb/T31485、Gb/T31486是由QC/T743標準演化而來,將QC/T743標準的相關(guān)內(nèi)容重新劃分,并在此基礎(chǔ)上進行升級,制訂了更符合電動汽車實際使用情況的三份獨立的標準規(guī)范。Gb/T31467系列標準則是非等效采用了ISO12405系列標準。
而下一步,以上的內(nèi)容將以強制性標準的形式對安全性加以進一步約束《電動汽車安全要求》和《電動汽車用鋰離子動力蓄電池安全要求》,這相當于把電池安全予以統(tǒng)一強制量化,設(shè)置一個基本的底線。
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