未来电池使用寿命缩短的三大原因有哪些？
来源：宝鄂实业
2019-04-24 12:28
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许多电动车电池的使用寿命低于消费者预期，特别是富镍电池及电池快充技术逐步成为业内发展趋势后，这一点表现得更为明显。新一代的电动车电池使用寿命通常只有短短五年(平均寿命)，电池降解速率将持续上升。
举座哗然，与许多人的预期截然相反，他(她)们以为未来电池的性能可堪比特斯拉主动冷却式锂离子蓄电池组。他表示，未来的电池会出现一定程度上的“容量衰减(capacityfade)”。由于衰减速度加快了20%，导致其平均使用寿命只有5-6年。
Farid指出未来电池使用寿命缩短的三大原因：
首先，锂镍锰钴氧化物(lithium nickel manganese cobalt oxide，NMC)和锂镍钴铝氧化物(NCA)电池的电芯的镍含量将走高，这已成为未来的一大趋势。然而，镍成分的提升会导致NMC电池和NCA电池的充放电次数(使用寿命)被分别降至2000次和1000次。相较之下，中国用户使用的磷酸锂铁(lithium iron phosphate)电池通常能实现充放电3000多次。Farid指出，由于近年来提升电动车续航里程数的需求愈发强烈，业内逐步转向富镍化学电池转型。然而，不幸的是，提升能量密度(续航里程)却是以牺牲使用寿命为代价的。
其次，电动车快充技术也将缩短电池的使用寿命。如今，许多地方安装了50kW、150kW乃至350kW的直流快速充电站，充电时间可缩短至20分钟，但充电过程中的热量会导致电池阳极与阴极发生分解反应(decomposition)。当充电速度提升三倍时，电池的降解速度也将随之提升。
最后，风冷设备的使用将导致电池降解速率加快。如今，许多车企采用被动式风冷系统取代液冷系统，但该类系统会导致电池内部发热，风冷导致的降解速度是动态液冷电池的两倍。
如今，业内也认识到快充技术相关的电池发热及降解问题，其力图采用热管理方案来缓解快充技术所带在的电池发热问题。奥迪就为其新款e-tron车型配备了蓄电池热管理方案，以便支持150-kW快充技术，而保时捷则计划为Taycan推出350-kW快充技术。
Farid认为，大多数消费者期望在8年后才更换其车载电池。显然，换电池比换车划算得多。未来，许多电动车车主或许要每隔4-5年换一次电池，但如果购买的是日产、宝马或雷诺的电动车，其电池更换成本在8000美元左右。
若车主不愿更换电池，将在五年内损失车辆转售价值的70%。届时，电池是电动车唯一一个故障部件，若只更换电池，可以节省很多钱。
我们都知道，电池的充放电过程，就是阴极与阳极释放和吸收离子的过程。而这这个过程中，电池电极的变化是决定电池寿命的因素之一。但是直到这项研究之前，电极在充放电过程中的变化一直并没有被充分地理解和认知。
在电池充放电的时候，电池的阴极与阳极会随着离子的释放和吸收而缩小和膨胀，这也是电池电极会受到损耗和损伤的主要原因之一。
在研究时，科学家们选择了磷酸铁锂电池作为观察对象。在观察中发现，如果材料中的大多数或者所有的离子都参与到充放电过程中，那么这些离子被释放和吸收的速度就会放缓，也会更加统一。而如果只有一部分的离子是处于活动状态的，它们的运动过程会更为激烈，杂乱无章，在这个过程中，离子之间相互撞击，会发生爆炸，对于电极来说，就会损失一部分离子，在外表现，就是电池容量和性能的下降。
