鉅大LARGE | 點擊量：973次 | 2022年09月30日
快充令電池壽命縮短4倍
北京交通大學研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常使用快充會導致動力電池壽命嚴重縮短。儲能電池在實際應用中也會存在同樣問題。
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。
北京交通大學的YangGao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)常使用快充會導致動力電池的壽命嚴重縮短，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)的表面散熱技術會導致鋰離子電池內(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，從而導致負極活性物質(zhì)的脫落【2】，從而導致電池可逆容量的損失。因此，快充不僅僅會導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，從而導致動力電池的性能劣化，嚴重影響動力電池的使用壽命。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
相比之下，“換電”技術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活。而更換下來的動力電池包，可以通過專用設備進行小電流充電（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)境導致電池性能衰減，充電效率低，續(xù)航里程縮水，暖風加速電池消耗，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，中國換電領域冒出一顆新星“奧動新能源”，它的理念跟BetterPlace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)站點服務人員介紹，奧動新能源預計在19年下半年進行技術迭代，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。在出租車領域的大規(guī)模換電應用充分驗證了換電技術的安全和可靠。
或許是看到了出租車領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域，“換電”模式更加具有潛力。
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