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电池知识

怎样在现有技术水平上延长电池使用寿命呢?

来源:宝鄂实业    2019-06-28 15:49    点击量:

根据目前各车企公布的车辆及电池质保服务标准,动力电池大多提供5年10万公里的质保,如何在现有技术水平上延长电池使用寿命?最主要的还是取决于充电方式。

  北京、上海作为全国领先新能源汽车推广示范城市,修改地方管理细则是为了响应今年5月四部委发布的《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》对质量质保提出的明确要求,即新能源汽车生产企业应对消费者提供动力电池等储能装置、驱动电机、电机控制器质量保证,其中乘用车生产企业应提供不低于8年或12万公里(以先到者为准)的质保期限。

  据电池业内人士透露,一些标榜能提供8年质保的电池,实际可能达不到这一水平。由于在电动汽车动力锂离子电池组中,单体电池在生产制造中存在个体差异,在使用中老化程度也不一样,若不在充电过程中采取适当措施,这种差异将被累积扩大,导致整体电池性能大打折扣或寿命严重缩短。因此,不同的充电方式是影响单体锂离子电池性能和使用寿命的重要因素,合适的充电方式不仅能够最大限度的发挥电池容量, 而且可以延长电池使用寿命。

  快充是一直热议的重点话题,大直流过猛快充就好比往水桶里用急流放水,长此以往,桶底肯定会被打薄甚至击穿,如果先柔后劲,电池承受的电压、电流、温度等影响适度,寿命势必延长。对于快充解决方案来说,既要维护电池健康状态和使用寿命,满足使用效率,又要注重安全,锂离子电池在大倍率充电的情况下,也更容易出现高温、过充等异常使用情况。忽略电池的运行情况,一味对锂电池进行大倍率充电,将严重影响锂电池的使用寿命,甚至引发危险,这就需要对电池的使用情况进行严密监控,“柔性”控制电池充电,对全寿命周期曲线、电压、温升、阻值、SOC、SOH进行检测监控,同时监测环境、温度、温差,主动维护电池健康状态,延长电池使用寿命,降低电池使用安全风险。

  法国原子能委员会的电池专家Mikael Cugnet曾在美国化学学会(ACS)发表的演讲中提出,如果使用得当,电动车电池寿命甚至可长达20年之久。Cugnet说,目前根据加速试验所估计的锂离子电池寿命一般约为8年,但这并不见得能准确反映出锂离子电池实际上能持续使用多长的时间。他认为,如果使用得当,电动车电池组能够可靠地运作15年,甚至还可能长达20年之久。最主要的还是取决于用户如何充电的方式,以及在什么样的温度环境下使用。

  对于关注电动汽车的消费者而言,除了里程焦虑,最关心的问题就是关于动力电池的质保问题,作为电动汽车的核心部件,一旦出现电池容量大幅度衰减、使用寿命缩短等问题,就需要花钱维修或更换电池组,电动车本来具有的“成本优势”也将荡然无存。那么,看来只有充电设备企业能为消费者排忧解难,尽快研发出真正可以延长电池寿命的充电技术和解决方案,让电池的质保期限实实在在。

随着环保问题越来越多地受到更多国家的关注,新能源汽车也不断地在更多的国家被研发推广。与此同时业界预计,2015年新能源车电池累计报废量约在2-4万吨 。新能源汽车动力电池的回收与再利用已成为一个不可忽视的问题。

  动力锂电池的使用寿命大概是20年,但是用于汽车,只能是3-5年就要报废,因为它的容量衰减到初始容量80%以下时,电动汽车的续航里程就会明显减少,动力电池3-5年必须要更换,所以价格偏高也限制了电动汽车推广的重要因素。据中国汽车技术研究中心专家介绍,预计2015年,我国的动力电池累计报废量大概在2-4万吨,到了2020年前后,我国仅纯电动乘用车和混合动力乘用车的动力电池累计报废量将会达到12-17万吨的规模 。

  记者了解到,回收电池的技术路线相当复杂,比如在对废锂电池的处理上,首先要对其进行预处理,包括放电、拆解、粉碎、分选;拆解之后的塑料以及铁外壳可以回收;然后再对电极材料进行碱浸出、酸浸出,多种程序之后然后再进行萃取。这套复杂的程序使得很多回收企业都望而却步。

  从目前欧美国家的情况来看,有些厂商正在大力推进动力电池回收研究利用,为大规模商业回收进行技术储备。例如,比利时优美科公司开发超高温技术,处理废旧锂电池。而丰田汽车公司也是与优美科合作,对丰田汽车的锂电池进行回收处理。美国一家公司反其道而行之,它利用液氮在超低温环境下对于锂电池进行处理,使其化学性质变的不活泼。甚至还没有动力电池制造商的德国,也在着手研究回收网络体系建设。

  据了解,目前我国动力电池研究主要还是集中在提高其安全性能及使用寿命方面,而对于回收利用环节是相当少的,甚至是严重脱节的。作为动力电池的锂离子电池含有汞、镉、铅等大量有毒的重金属元素,而其正负极材料、电解质溶液等物质对环境也是有相当大的影响,每年几万吨的数量将来的处理的确是个问题。随着电动车需求全面攀升,到2017年锂电将会供不应求,所以国内专家呼吁应该及早的研究动力电池回收以及再利用的问题,成立专门的回收机构。随着环保问题越来越多地受到更多国家的关注,新能源汽车也不断地在更多的国家被研发推广。与此同时业界预计,2015年新能源车电池累计报废量约在2-4万吨 。新能源汽车动力电池的回收与再利用已成为一个不可忽视的问题。

我国动力电池延长寿命 技术突破成关键

  上海同北京一样作为全国领先新能源汽车推广示范城市,也在考量提高动力电池的使用期限,综合目前各车企的动力电池质保服务标准来看,动力电池一般能运行5年10万公里。如何突破技术瓶颈,延长电池的使用寿命是当下各电池生产企业共同面对的课题。

  电动汽车的瓶颈在于电池,只有电池动力问题解决了,其他问题都能迎刃而解。在目前技术条件下,改变动力电池的充电方式是延长电池寿命的不错选择。业内人士指出,目前宣传的8年质保,其实并不一定能够实现。汽车动力电池在生产过程中由于生产工艺的差异,电池组内的电池单体性能也存在些许差别。随着时间地推移,电池组内的单体差异会逐步扩大,最终会影响电池的性能,造成电池性能的快速衰减。而不同的充电方式是影响单体锂离子电池性能和使用寿命的重要因素,合适的充电方式不仅能够最大限度的发挥电池容量,而且可以延长电池使用寿命。

  我国动力电池延长寿命 技术突破成关键

  充电时间长,续航里程短是当前电动汽车备受诟病。为此采取的大倍率快充方式虽然解决了充电时长的问题,但其实严重影响锂电池的使用寿命。一味地追求快速充电方式,进行大倍率充电,容易出现高温、过充等异常情况甚至引发危险。而采取“先柔后劲”的充电方式,在电池所能承受的电压、电流之下,并监测环境、温度、温差,主动维护电池健康状态,都有助于延长电池使用寿命,降低安全风险。

  充电方式是延长电池寿命的方法之一,但不是根本上的解决方案。电池寿命和稳定性的提高还需从技术上取得突破。针对于我国现状,动力电池从生产技术层面来说,我国电池企业在生产和研发能力上都落后于世界水平。新能源汽车的产量达到7.6万辆,同比增幅达到2.5倍。新能源汽车的配套动力电池出现大量缺口,再加上动力电池行业壁垒较低,导致大批技术含量较低的电池企业投入生产,最后造成国内低端电池产能过剩、高端电池市场空白的局面。此外,技术含量较低的电池能量密度较低,这就影响了新能源汽车的续航里程,若生产同样容量的电池,我国电池重量将超过日韩企电池重量,这又将影响新能源汽车的轻量化发展。

  另外,我国电池行业内缺乏统一的生产标准,各家电池企业生产的动力电池通用性很差,无法达到标准化、规模化生产,也加大了电池设计的工作量。由于没有统一行业标准,各企业生产的电池充放电性能相去甚大。上游缺乏标准,无法标准化,这就直接导致了充电桩呈现出了较大差异,也成为了充电难的原因之一。统一的电池标准将有助于规范电池行业,有助于节约人力物力成本,将资源更多地投入到电池的研发和生产工艺的改进上来。

  我国动力电池延长寿命 技术突破成关键

  一边是国家对电动汽车的支持力度不断加码,动力锂电池面临难得的发展机遇。另一边却由于电池续航能力、安全性等障碍迟迟未能突破。与国际相比,中国在电动汽车动力电池方面存在很多问题。一方面,中国先进材料和机理研究较差,电池结构设计技术先进性较低,另一方面,自动化程度较低,精工艺的开发能力也较弱。电池系统并不是只要将单体组合即可,其实是一项很复杂的技术。另外,电池所需的高端材料供给尚不足,一致性、良品率、安全性、可靠性、产品性能不能完全满足市场要求,企业创新能力总体不强,优势产能不足。