电池寿命到底有多长？电池的种类和特性你知道吗？
来源：宝鄂实业
2019-05-26 20:25
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虽然目前争议不断，但其实很多车主都已经看清，新能源汽车才是未来中国汽车市场的主流方向。无论是从政策还是从车企的战略转型上看，越来越多的车企都已经着手布局新能源汽车这一领域，而自主品牌更是把纯电动汽车作为对外国车企“弯道超车”的一大捷径。
国家和车企对汽车行业的整个发展预期有着深思熟虑的考量，而我们作为屁民，所更关心的只有电动车好不好开、好不好修、经不经开。
毕竟，与传统汽车几十上百年的发展不同，电动汽车在很多普通老百姓的心里还是存在很多疑惑的，下面我们对普通车主最关心的几个问题一一解答。
电池的种类和特性？
目前，新能源车用的动力电池分为三元锂电池和磷酸铁锂电池两种。三元锂电池比较有代表性的车有特斯拉、北汽E200EV、江淮IEV5、奇瑞eQ等。特点是能量密度高，同样体积重量下，电容量大，电池一致性好，生产技术成熟。
磷酸铁锂电池有着较高的安全性和较长的循环寿命，同时，充放电倍率高，就是说充电速度快，同时加速性能好。安全性好，弯曲穿刺高温都没问题。
缺点是能量密度低一些，同样的续航需要使用更多的电池，相应增加了车重和成本；一致性差一些，需要更好的电池管理系统；低温衰减比较明显，0℃时容量会降低10%左右，而-20度时容量会降低30%左右
以国内最大的电动车生产厂商比亚迪为例，过去在磷酸铁锂电池领域已经实现量产的比亚迪，又开始转向三元锂的大规模开发，如现在的比亚迪秦、唐、宋等EV车型，使用的都是三元锂电池。所以，整体来说，三元锂电池在当下政策环境下拥有更加明显的优势。
电池寿命到底有多长？
首先要先解释下什么叫“充放电循环”，循环寿命1000次，意思是充1000次电就报废了吗？并不是！就像手机充电一般，手机电量从0%到100%为一次充放电循环，而如果只充到50%就拔出插口，意味着只用到了半个循环。
以目前最常见的三元锂电池和磷酸铁锂电池为例，三元锂电池在测试中理论上循环寿命在1500次左右，实际使用上，完全充放电循环在800次以上，而控制电池放电在25%-75%的状态下，实际使用可以达到1200次以上。
而磷酸铁锂动力电池，理论循环寿命达到2000次以上，标准充电（5小时率）使用，可达到2000次。实际使用中，完全充放电循环也可以达到1200次以上。
因此，可以初略计算下，以一般三元锂电池电动车续航300公里算，1次完整循环实际行驶距离大概是250公里。按照完全充放电循环在800次以上来算，电池的寿命可以达到20万公里左右，基本覆盖了一辆车的使用寿命。
电池衰减过程是怎样？
虽然电池的寿命可以达到20万公里左右，但还有另一个考量标准，就是电池组会随着充放电造成电池的能量密度衰减。就像手机用久后，电池会越来越不经用了。而电池的容量一旦低于初始的80%，意味电池组不适合继续在车上使用，就要更换新的电池了。
目前，得到最准确的电池衰减测试数据的，只有各厂商公布的自家车型测试数据。业内人士称“一般纯电动汽车在第一年的衰减量比较大，在8%左右，但在随后2-3年里将会衰减4%，到5-6年后将逐年衰减1%”。
以国外对上千名特斯拉车主反馈回来的电池衰减图表来看，可以看到，Model S 在跑了10万公里后，平均电池衰减仅为6%。在跑了 25 万公里之后，平均电池衰减还不到 10%。虽然也有个别车主出现异常衰减的情况，但就平均值而言，衰减幅度并不大。
各厂商对电池的质保条款？
目前按照国家规定，在质保期内电池的性能衰减不能超过20%，否则由厂家免费为车主免费更换电池。要求新能源车关键部件(电池、电控、电机)提供不少于5年或者10万公里质保，而自2016年开始，提供不少于8年或12万公里质保。
如特斯拉的驱动装置和电池组的保修条款为8年不限里程；比亚迪为电池组提供8年或15万公里质保，终身电芯质保；吉利、北汽新能源同样为电池组提供8年或15万公里质保；荣威为电池组提供8年或12万公里质保。
电池衰减在质保范围吗？
目前国家规定，在保质期内（8年/12万公里起），电池性能出现衰减不得超过20%，否则，由厂家进行免费更换。但如果电池衰减量属于正常现象，厂商一般不予更换电池。
若遇到电池骤然衰减，续航里程突然降低等，属于非正常现象，厂商将对质保期内的车辆免费更换电池组。由于纯电动车的发展最近几年才高速发展，因此，更换老化电池的案例也鲜有耳闻。
以比亚迪为例，比亚迪技师称“目前比亚迪电池正常衰减范围主要由厂家决定，我们在店内对电池进行检测后形成报告，再交由厂家，由厂家决定该车是否属于正常衰减，若在正常范围内的衰减电池，不提供免费更换电池组服务。由于这过程并不透明，也就是说，电池衰减该不该由厂商换电池，是车企说了算。
电池更换大概需要多少钱呢？
电池组更换的价格目前各大车企并未公开，根据锂电网等各种网站到消息，目前动力电池生产成本在1300元/度，装车价在1700元。但从更换过的车主那得知报价单，老款比亚迪唐换电池报价5万多元。
而海外日产就在2018年3月发布了日产聆风电池更换计划和价格。日产车主购买新款原装24kWh、30kWh及40kWh的车载电池，支付的价格分别为65万日元（约合4万人民币）、80万日元（约合4.9万元）、82万日元（约合5万元人民币）。
由于电动车的风潮近几年才兴起，因此目前市面上很多车型都还没到需要更换电池组的车龄，因此并未发生很多电池衰退引发的纠纷案例。国家规定的从8年/12万公里的质保期来看，电动车对电池组的保障都是足够的。
但另外一边，厂商对政策的落实却有自己的一套，电池性能衰减的检测是厂商自己说了算，并没有公开透明标准。而如果车主有疑问需要自行找机构检测的话，费用还要自己掏钱，费神费财，容易和车企扯皮。
而保质期过后电池衰减严重了怎么办？这点很多厂商并未作出明确的答复，采取模糊态度，普遍采取“技术不断更新迭代，以后电池成本会越来越便宜”类似的语术。这对于车主而言无疑是在“画大饼”，也造就了目前绝大多数人对电动汽车的不信任。
动力、储能火灾事故敲响安全警钟
中国汽车工业协会数据显示，2019年1-4月，我国新能源汽车实现产量36.76万辆，销售36万辆，同比分别增长58.47%和59.79%；其中，纯电动汽车产销分别完成28.6万辆和27.8万辆，同比分别增长66.1%和65.2%。在以纯电动汽车为代表的新能源汽车产销量直线飙升的同时，越来越多的新能源汽车起火爆炸事故也时常见诸报端，其中不乏特斯拉、蔚来、比亚迪、奔驰、北汽新能源这样的知名电动汽车品牌。尽管电动汽车起火事故主责的板子不能独独打在动力电池身上，但动力电池安全性正受到越来越多的关注。
电池的另一应用场景电化学储能领域，近几年也迎来大规模发展。2018年国内电化学储能装机量已经突破“GW”，电化学储能规模化效益也将在未来2-3年内实现。然而，2018年韩国储能电站多起火灾事故，却给正在发展中的中国电化学储能敲响警钟。据中关村储能产业技术联盟常务副理事长俞振华介绍，由于此前安全事故频发，目前国内很多电化学储能项目进展缓慢，部分项目甚至暂停进行消防安全整改。同样，储能电站的消防安全事故的起因也并非全部来自电池，但电池无疑是导致火灾事故发生的重要推手之一。
材料出发，解决电池安全短板
无论是电池，还是新能源汽车或是储能领域的业内人士均认为，电池应用领域出现的安全问题，并不只是电芯本身的问题，而是包括从电芯化学体系的设计，生产过程中的一致性，电芯全生命周期管理，到配套BMS设计与实施，电芯、电池包连接结构设计，甚至包括应用中的消防安全措施等的一系列问题。总而言之，安全是个系统性的工程，应用中的任何一个环节，都可能成为系统安全的短板。
在电芯的化学体系设计层面，上海交通大学教授陈立桅曾透露，他带领的团队正在研究一种高安全性三元正极添加剂材料，该材料可以使三元软包电池在进行针刺试验后，仍可正常放电，确保了电池的安全性。类似的材料掺杂实验也正在多家科研机构和企业的实验室中不断进行，其目的就是为了找到可以确保电池高安全性的材料，让高能量密度电池也能兼具高安全性。
国内正极材料生产商德方纳米曾表示，该公司研发的纳米级磷酸铁锂材料配合碳纳米管导电液，使材料的各项性能特别是安全性大幅提高，并已经实现批量供货。从事隔膜研发和生产的美国Celgard公司的一项研究表明，在负极部分增加陶瓷涂层，可以抑制负极内部的热量传播，从而减少热失控的产生，有效确保电池安全。而在电解液制造方面，在已有电解液中添加阻燃剂，或者研发更高安全性电解液材料，也同样可以降低电芯的安全事故风险。
新电池设计，发力电池安全
采用全新材料的电池体系，同样可以成为提高电池安全性的有效途径。
图为安力能源在“储能国际峰会暨展览会2019”上的展位
在日前闭幕的“储能国际峰会暨展览会2019上”，超威集团旗下安力能源展出了近期刚刚投产的钠镍电池产品。据了解，该电池主要由固体镍和氯化钠颗粒及陶瓷管构成，反应温度为260-300摄氏度，整个过程中不存在易燃易爆物质。即使陶瓷管发生破裂，反应生成的单体钠也会率先与熔融状态的四氯铝酸钠结合，不会与空气接触。因此该电池的安全性极佳。和锂离子电池相比，这款钠镍电池兼具的低成本和高性能让它更适用于大规模储能。
与安力能源的钠镍电池类似，辽宁星空钠电也在上述展会上展示了最新的钠电池产品。据星空钠电展位负责人介绍，这款电池的正负极材料、隔膜和电解液等均为自主研发的高安全性材料。在进行软包叠片工艺生产后，该电池在90摄氏度的高温情况下不会出现热失控，对标锂离子电池所进行的穿刺、挤压、高空下落等试验后，电池仍不会起火爆炸。
近几年，钠离子电池以高安全性和低成本正逐渐走进人们的视野，而固态电池也是目前解决锂离子电池安全问题的有效且呼声最高的途径之一。2018年7月，由珈伟股份研发生产的08116337-CO-36Ah类固态软包三元材料动力锂离子蓄电池通过国家机动车质量监督检验中心强制性检验，其配套车辆也在当年10月的第313批《道路机动车辆生产企业及产品公告》中现身。
系统发力，降低安全事故隐患
业界一直强调“安全是系统工程”，这个系统就不单单指电池系统，而是新能源整车、储能电站这类的综合系统。近些年，从系统层面解决安全问题的研发和应用，也并不少见。
无论是在新能源汽车电池箱，还是在储能箱、柜中，电池通常处于较为密闭的空间中，这对电池散热会造成不利影响，一旦热量聚集，就很可能因局部过热发生安全风险。在上述展会上，山东博一新能源展示了用于电池模组散热的全新电池包热管理技术。该技术核心采用超导热材料，将电池模组内部的热量迅速导出，从而确保整个模组保持较低温度。
特斯拉Model 3也采用了不同以往的安全性设计，电池箱体去除了顶板，一旦箱体内部发生火灾，因为没有压力，从而减少爆炸造成的伤害。此外线路焊接头全部朝向地面，万一有可燃气体喷射，也可以确保不喷向两侧和上面。
一旦发生火灾，及时灭火也非常有必要，这也就需要电池应用场景中特别是储能领域，要有相应的阻燃和消防措施。据中国电科院资深科学家来小康介绍，他带领的团队正在进行储能PACK箱体阻燃材料的研究，目的是一旦一个箱体发生火灾，确保不会危及附近的其他箱体。
烟台创为新能源自主研发的“锂离子电池热失控模型”及自动灭火技术，通过在箱体内及周围设置多个传感器，判断电池箱热失控情况，在热失控早期进行报警，防患于未然。值得注意的是，即使是早期的可燃气体泄露，该系统也可以进行检测并报警，切实保证了电池系统的安全性。
尽管安全问题为新能源汽车和储能产业的发展敲响了警钟，但防微杜渐要好于止步不前，随着相关安全问题解决技术与方法的不断提升和推出，电池应用的安全风险也将会不断降低。
