为什么冬天电动车电池用的快，冬季电动车续航缩减多少?
来源：宝鄂实业
2019-04-08 10:24
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一、冬季电动车续航缩减多少?
–24%
百万新车迎来冬季续航考验，低温热管理大有可为。
2018年全年全国完成新能源乘用车销售100.8万辆，同比增长89%;2019年1-2月完成销售14.3万辆，同比增长134%。但新能源车在冬季，尤其在高寒的东北地区电动汽车实际续航里程已经出现明显下降，对用户使用造成了严重影响。以几款典型新能源汽车为例，一些冬季道路试验显示这些车型的平均续航里程下滑24%，测试包含的钴酸锂、三元锂与磷酸铁锂均未出现明显的抗低温优势。
由于去年夏季的40多起电池自燃事件，众多厂商已开始重视高温热管理，而低温热管理潜力则仍有待开发，仅有少数厂家为电池配备了电加热系统。冬季续航是整车厂商乘用体验的核心指标，电池的低温性能则是电池厂商的核心竞争力，我们认为每一次冬季低续航的阵痛都将促进厂商加速低温热管理的渗透，未来市场潜力巨大。
电池实验表明温度越低，电池可用容量越低。以松下NCR18650A为例，在电池实验中-10℃下电池容量相比25℃将下降约20%，且平均电压远低于常温下，电池对外做功能力明显衰减。而以某磷酸铁锂电池为例，-15℃下电池内阻是15℃下的4-5倍，表征电解液导电能力下降严重。
冬季车内加热设备的使用加大续航损耗。
目前PTC加热器是电动汽车暖风空调的主要热源，相比于电热丝加热能量转化效率已从70%上升至98%，但将高品位的电能直接转化为低品位的热能，能量浪费依然巨大。蔚来汽车为ES8配备了前5.5kw后3.7kw等2个PTC加热器，即在始终开启的状态下仅暖风空调每小时将消耗近50公里续航，如果再考虑电池本身的劣化，355公里的续航只能完成一半。
理论测算加热功耗严重制约续航里程。以当前主流的300km配备35kwh电池的车型为例，可获得加热功耗与里程关系曲线，若要保证75%的续航保持率，车内平均加热功耗需要控制于1-1.5kw。但电热转换效率最多为1，PTC加热器的效率已非常接近，因此需要寻找例如热泵空调等转化效率突破电热瓶颈的技术。
二、锂离子电池冬季电量减少的原因–低温电化学反应不活跃
低温下电化学反应不活跃是电池冬季续航降低的主要原因。锂离子电池是一种典型的“摇椅电池”，其充电时，锂离子从正极脱嵌穿越隔膜进入负极，使得负极呈富锂状态，正极呈贫锂状态，同时碳负极通过外电路获得补偿电荷，放电时则相反。环境温度过低时，电解液黏度增大甚至部分凝固，使得锂离子脱嵌运动受阻，电导率降低，最终引起了容量减少。
低温下使用锂电池易造成不可逆的容量损伤和潜在危险。锂离子的溶解性在低温时会显著降低，易析出沉积形成锂晶枝，生长到一定程度时有可能会刺穿隔膜造成电池短路，形成潜在安全风险。且此时电池负极动力学条件较差，固态电解质界面(SEI)厚度会增加，将不可逆地持续阻碍离子流动，造成有效容量衰减。
各类正极材料的抗低温能力均不相同，NCM811电池相对抗冻。研究发现在-20℃下电池的容量保持率均有下降，总体上NCM与NCA材料抗低温性能相似，NCM811比NCA稍高，但两者均明显优于磷酸铁锂电池。当前国内的电池向NCM811发展的趋势有助于减缓冬季低电量的现象，但仍需要低温热管理来让电池工作在最佳范围。
–24%
百万新车迎来冬季续航考验，低温热管理大有可为。
2018年全年全国完成新能源乘用车销售100.8万辆，同比增长89%;2019年1-2月完成销售14.3万辆，同比增长134%。但新能源车在冬季，尤其在高寒的东北地区电动汽车实际续航里程已经出现明显下降，对用户使用造成了严重影响。以几款典型新能源汽车为例，一些冬季道路试验显示这些车型的平均续航里程下滑24%，测试包含的钴酸锂、三元锂与磷酸铁锂均未出现明显的抗低温优势。
由于去年夏季的40多起电池自燃事件，众多厂商已开始重视高温热管理，而低温热管理潜力则仍有待开发，仅有少数厂家为电池配备了电加热系统。冬季续航是整车厂商乘用体验的核心指标，电池的低温性能则是电池厂商的核心竞争力，我们认为每一次冬季低续航的阵痛都将促进厂商加速低温热管理的渗透，未来市场潜力巨大。
电池实验表明温度越低，电池可用容量越低。以松下NCR18650A为例，在电池实验中-10℃下电池容量相比25℃将下降约20%，且平均电压远低于常温下，电池对外做功能力明显衰减。而以某磷酸铁锂电池为例，-15℃下电池内阻是15℃下的4-5倍，表征电解液导电能力下降严重。
冬季车内加热设备的使用加大续航损耗。
目前PTC加热器是电动汽车暖风空调的主要热源，相比于电热丝加热能量转化效率已从70%上升至98%，但将高品位的电能直接转化为低品位的热能，能量浪费依然巨大。蔚来汽车为ES8配备了前5.5kw后3.7kw等2个PTC加热器，即在始终开启的状态下仅暖风空调每小时将消耗近50公里续航，如果再考虑电池本身的劣化，355公里的续航只能完成一半。
理论测算加热功耗严重制约续航里程。以当前主流的300km配备35kwh电池的车型为例，可获得加热功耗与里程关系曲线，若要保证75%的续航保持率，车内平均加热功耗需要控制于1-1.5kw。但电热转换效率最多为1，PTC加热器的效率已非常接近，因此需要寻找例如热泵空调等转化效率突破电热瓶颈的技术。
二、锂离子电池冬季电量减少的原因–低温电化学反应不活跃
低温下电化学反应不活跃是电池冬季续航降低的主要原因。锂离子电池是一种典型的“摇椅电池”，其充电时，锂离子从正极脱嵌穿越隔膜进入负极，使得负极呈富锂状态，正极呈贫锂状态，同时碳负极通过外电路获得补偿电荷，放电时则相反。环境温度过低时，电解液黏度增大甚至部分凝固，使得锂离子脱嵌运动受阻，电导率降低，最终引起了容量减少。
低温下使用锂电池易造成不可逆的容量损伤和潜在危险。锂离子的溶解性在低温时会显著降低，易析出沉积形成锂晶枝，生长到一定程度时有可能会刺穿隔膜造成电池短路，形成潜在安全风险。且此时电池负极动力学条件较差，固态电解质界面(SEI)厚度会增加，将不可逆地持续阻碍离子流动，造成有效容量衰减。
各类正极材料的抗低温能力均不相同，NCM811电池相对抗冻。研究发现在-20℃下电池的容量保持率均有下降，总体上NCM与NCA材料抗低温性能相似，NCM811比NCA稍高，但两者均明显优于磷酸铁锂电池。当前国内的电池向NCM811发展的趋势有助于减缓冬季低电量的现象，但仍需要低温热管理来让电池工作在最佳范围。
