電動車锂電池怎麽樣才能耐用

布哥談汽車 2022-04-30 10:55:45 18 锂電池 耐用 電動車

锂電池雖然優點很多,但是取代汽車電瓶還需要時日。雖然部分車型已經應用磷酸鐵锂電池作爲啓動電池,但並不是無條件應用的。采用磷酸鐵锂電池爲啓動電池的車型,需要有一組後備電池。例如混動汽車上帶有大容量動力電池,如果啓動電池容量不足那麽動力電池可以自動補充電能。

锂電池與鉛酸電池區別

锂電池特點:

  • 單體電池電壓高,單體電壓3.2-3.7V。
  • 能量密度高,可以達到150wh/kg或者更高。
  • 充放電電流大。
  • 體積小,可以達到400wh/L。
  • 循環壽命長,可以達到1000次
  • 自放電率低。
  • 生産制造過程中産生的汙染低。
  • 有一定的安全隱患。
  • 充放電電流大。
  • 嬌貴,充放電需要保護板。
  • 環境溫度對內阻影響較大。

鉛酸電池特點:

  • 單體電壓低,2V左右。
  • 能量密度低,40wh/kg左右。
  • 體積大,130-200wh/L
  • 循環壽命短,一般在500次左右。
  • 自放電率高。
  • 生産制造過程對環境汙染嚴重。
  • 成本低原料容易獲取 ,制造容易。
  • 穩定性好,可耐受溫度廣。
  • 不嬌貴,充放電要求不高。
  • 環境溫度對內阻影響相對小一些。

如果看參數,那麽锂電池絕對是可以代替鉛酸電池的

例如電動自行車、電動摩托車、代步車、電動轎車等車輛最初都采用鉛酸電池,後來逐步更換爲锂電池。锂電池表現要比鉛酸電池好要好很多 ,同樣體積的電池锂電池容量更大,續航裏程也更大,重量也小很多、這些優點就是取代鉛酸電池的原因。


但是汽車上用的鉛酸電池與助力車、電動車用的電池是不一樣的。同樣是鉛酸電池,汽車用的鉛酸電池叫做“啓動電瓶”、電動轎車/助力車用的電瓶叫“牽引電池”。兩者之間的差別很大,啓動電瓶特點是瞬間放電電流大,短路電流達到數百安。但是不適合長時間放電、深放電。而電動車電池特點是可以長時間放電,但是瞬間放電電流小,因此兩者不能通用。

锂電池可以代替牽引電池那麽什麽不能代替啓動電池呢?

這是因爲兩者電池應用工況不一樣導致的。大多數啓動電池放在發動機機艙內,因此電瓶要承受一定程度的高溫。


其次汽車還要適應低溫,冬季冷啓動時阻力大,需要較大的啓動電流,能否順利啓動就取決于電瓶冷啓動電流大小。開篇已經列舉了兩種電池的優缺點,可以看到锂電池可以大電流放電,啓動汽車是絕對沒有壓力的。生活中用小小的充電寶(帶啓動功能)就可以順利啓動汽車,可以看到放電電流之大!

但是用在汽車上還要考慮耐受溫度的問題,機艙內溫度非常高、而叁元锂電池不耐高溫,受熱後電池容易鼓包、脹氣。受熱後內部電解液劇烈氣化後會導致電池外殼破裂,內部短路産生更大的熱量,一旦負極材料暴露在空氣中很快就會自燃。因此叁元锂電池並不適合用來替代汽車電瓶,主要考慮的就是自燃帶來的危險。


磷酸鐵锂電池可以耐受高溫,可以放在機艙內代替啓動電瓶。但是磷酸鐵锂電池不耐低溫,這點不如叁元锂電池,叁元锂電池能耐受低溫。北方冬季溫度特別低,鐵锂電池溫度降低後內阻增加、放電電流減小、放電容量減小。我們看一下低溫對鐵锂電池容量的影響:

可以看到溫度對容量影響還是挺大的。冬季低溫環境裏車子露天存放,電池溫度也會下降到與環境溫度
一致。某些手機冬季不能放在外衣兜裏就是一個例子,低溫會導致手機迅速掉電、關機,只有溫度恢複正常容量才會回升。低溫影響能量的同時,電池內阻也會增加。容量降低、內阻降低,那麽最大放電電流也會相對減少N倍。

北方地區冬季溫度很低,锂電池容量下降明顯,啓動電流也會下降只能通過加大容量來彌補這個缺陷。但是容量加大以後成本增加,售價過高又難以推廣。

锂電池充放電需要保護板,汽車發電機輸出電壓電壓在13/14.5V之間。充電電壓/電流都不是恒定的,锂電池比較嬌貴必須嚴格控制充電電壓。電壓過高容易鼓包、脹氣,電壓過低充電效率低,所以锂電池一般都采用先恒流後恒壓的辦法來充電。車用锂電池必須要配充放電保護板,用來控制充電與放電。電池多了保護板以後就多了一個故障點,一旦保護板壞掉那麽電池也就不能用了,因爲電瓶抛錨實在是不劃算。


對比之下就會發現鉛酸電瓶更適合用在汽車上,首先就是價格便宜,其次就是穩定性與環境適應能力強。即使在北方的冬季露天存放的汽車,早上也可以順利啓動。雖然低溫也會導致電瓶容量下降但是只要電瓶容量衰減不太嚴重,是不會影響到車輛啓動的。每塊鉛酸電瓶上都會有一個CCA數值,其實這就是冷啓動電流。

CCA電流的含義:在環境溫度降到-18℃時候,該電瓶的最大輸出電流值。例如上面的電瓶在-18℃仍然可以提供610A的啓動電流,即使衰減一半還剩300A。汽車用的電瓶只是用來啓動發動機,瞬間提供超大電流即可。啓動後整車供電由發電機提供,因此大容量長續航的锂電對于汽車來講毫無意義。

鉛酸電池穩定性高,放在機艙內也沒有關系,不會因爲高溫而自燃、即使受外力損壞也不會自燃,安全系數非常高。同時也不需要精密的充放電控制電路,恒壓充電即可。鉛酸電池雖然技術落後但是穩定性非常好,锂電池雖然技術先進但是穩定性與適應能力要比鉛酸差一些。對于傳統的燃油車來講,穩定壓倒一切。采用锂電不會帶來任何實質性的優勢,反而會帶來不穩定因素,雖然通過技術手段可以規避一些問題但是成本又會增加,得不償失。

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