电动汽车电池的寿命受多种因素影响,包括循环寿命、日历寿命、化学体系、温度、电流、DOD等。循环寿命指电池可以循环充放电的次数,通常在500-1200次之间。日历寿命则是从生产到电池不能再使用的时间。不同正极材料的锂电池寿命不同,磷酸铁锂(LFP)寿命最长,但能量密度低于NCM。温度和电流对电池寿命影响最大。温度越高,电池内部化学反应越快,不可逆部分也越快,导致电池性能衰减。电流过大时,锂离子移动速度跟不上电流速度,造成不可逆的化学和物理反应,减少电池容量。DOD(放电深度)也会影响电池寿命,以100%DOD循环500次,以50%DOD就能循环1000次。电池包由电芯串并联组成,每个电芯老化程度不同,性能和寿命由最弱的电芯决定。热管理系统和BMS(电池管理系统)对电池寿命至关重要。热管理系统要保证电池包温度均衡,温差小。BMS要精确控制温度、电流、DOD等参数,通过被动或主动均衡,确保每个电芯发挥最大性能。虽然延长电池寿命有一定难度,但通过合理使用和维护,如避免高温、控制充电放电速度、保持电池包温度均衡等,可以有效延长电动汽车电池的使用寿命。正常使用下,五年左右的寿命是可以保证的。关键在于了解影响因素,采取相应措施,让电池保持最佳状态。电动汽车电池寿命受多种因素影响,包括循环寿命、日历寿命、化学体系、温度、电流、DOD等。合理使用和维护可以有效延长电池寿命,如避免高温、控制充电放电速度、保持电池包温度均衡等。了解影响因素,采取相应措施,让电池保持最佳状态,五年左右的寿命是可以保证的。
这个问题比较老,但是还是有想回答的冲动。题主关心的这个电动车的另外一个痛点,也个棘手的痛点,先说结论,寿命是不可能延长的,理想的寿命就那么多,比如主机厂要求供应商的5年15万公里,或者18万公里之类的,能够将锂电池维护理想的寿命就已经挺困难了,延长就更不太可能了,那些主机厂说通过xx技术,将续航延长了xx公里就虚头,续航本来就该这么多,哪门子延长呢。三元电池属于锂电池一类,其实锂电池,镍氢电池,铅酸电池基本化学比较相似,这里重点掰扯一下锂电池。
锂离子电池的寿命参考量主要有循环寿命和日历寿命
循环寿命一般以次数为单位,表征电池可以循环充放电的次数。对锂电池而言,500-1200个循环是比较常见的,电池的老化会导致电芯的容量减少,就算电芯达到了所定义的寿命EOL,电芯也不会突然罢工不工作,电芯老化的速度通常是差不多的,当电芯1000个cycle后,达到EOL所定义的80%的容量,可能需要另外1000个cycle才能达到60%。打个比方,新车能行驶400公里,电芯EOL阶段还是能继续行驶,320公里的。
日历寿命是指从生产出来后到电池不能再继续使用的时间,包括电池使用和静止时间。
不同的化学体系的锂电池有不同的寿命。下图是不同正极材料的性能的的对比(表格中的数据都偏保守)。从图中可以看到磷酸铁锂(LFP)的寿命是最长的,NCM次之,但是磷酸铁锂的能量密度低于NCM,但是安全性强于NCM,能量密度和安全性就目前的技术能力来讲,一对矛盾的关系。
时间和温度两个对电池日历寿命影响最大的因素,一定程度上温度越高,电池的内部化学反应会快,如果对电芯测试比较熟悉的化,你会发现,电芯的温度从0°上升到45°左右的过程中,电池的性能也在提升。我们也知道,电池在化学变化中,有可逆部分和不可逆部分,温度越高,不可逆部分也越快。根据ArrheniusLaw,温度上升10°,电池化学反应速度基本翻一倍,电芯的化学活性也衰减更快。下面这张图展示了温度对电芯日历寿命的影响,电芯在温度越高的地方存储,内阻增加越快,内阻增大的外在表现就是,电池输出的功率减小,性能降低。
通常在实验室里面电芯的循环测试,充电1.5C,放电2.5C,充电45分钟,放电24钟,中间静止时间非常短,一个500次的循环有可能几个星期就能完成,但是实际上,车辆在使用中,一个循环需要一天,甚至几周,500次循环需要几年的时间。实际使用中,还需要考虑日历寿命的影响,如果上面提到的在不同的温度下面,电芯的日历寿命是不一样的。
可以再极端一点,将充电和放电速度设置为c/100和c/200,一个循环下来需要200多个小时,电池的寿命还是下降很多,尤其再高温的时候,这个时候主要需要考虑日历环寿命了。
充电放电的过程其实就是锂离子从正极到负极,负极到正极的过程,当电流过大时,锂离子移动的速度就跟不上电流的速度,这时候就会有一些不可逆的化学和物理反应,造成电池的容量不可恢复性的减少。这也是为什么有些OEM在用户手册中强调,快充次数不能超过多少回,否则不保证电池寿命。BMS是能够记录快充的次数的,Tesla为了保证电池包的使用寿命在BMS中设置了超级快充次数,超过这个次数,BMS会限制电池包的充电电流或者功率。
电池的寿命取决了正负极活性物质所能承受总共的转换能量,能够转换的总能量时固定,如果以100%DOD循环500次,那么以50%的DOD就能循环1000次,这个时简单的计算,实际情况还有其他因素的影响,比如温度。这个就很容易解释EV电池包的寿命要比PHEV/HEV的电池包寿命要短很多的原因,EV的SOC窗口在10-90%左右,PHEVSOC窗口在40%-80%,HEVSOC窗口就更窄了,50%上下,EV的DOD要大于PHEV和HEV。
上面是从温度,电流,DOD三个维度解释这个三个参数对电芯寿命的影响。其实从电芯级别的数据看,EV电池正常使用,五年左右的寿命应该是可以保证的。为何经常会用电动车主,抱怨电池不经用,用了不到两年,续航就尿崩了。
跟大家扫盲下电池包的组成。电池包(大家眼里的电池),是由模组组成的,而模组是由电芯组成的。我们假设现在电池包有96个电芯串联起来,在这个电池包中,每个电芯都是单独的个体,而且还不100%完全一样,这个非常重要。
热管理部分,热管理系统应该和BMS一起讨论,BMS采集数据,输出命令,热管理系统执行命令。目前热管理系统主要的作用是电池包温度过高的话,给电池包降温;电池包温度过低时,给电池包加热;电池包温差过大时,热均衡。前面我们谈到温度对点芯寿命的影响,如果热管理系统没有做好,对电池的寿命是非常不利的,甚至引起热失控。好的热管理系统,散热性好,保温性好,电池包里面温度均衡,温差小。如果电池包温差过大,电池包里面电芯老化速度不一样,寿命也不样。
一般来讲,只要电池起火,电池包出现问题,BMS肯定第一个背锅。BMS对电池的寿命的影响都是基于前面的温度,电流,DOD,热管理的。BMS如果采样精度不高,容易造成过充,过放,过温,过流,这些对电池的寿命是不利的,甚至是致命的。
如前面提到电池包是由电芯串并联组成的,每个电芯由于先期制造过程差异,后期工作环境差异,长时间的差异导致每个电芯的老化程度不一样。如下面这张图,放电一段时间后,强壮的电芯还有不少电量,而体弱的那个电芯,已经到截止电压了,这个就是电池系统的木桶原理,电池包的性能是由最弱的那个电芯决定的,寿命也是由最弱的那个电芯决定的。
对BMS来讲,最要的是分析出每个电芯的状态,争取让个每个电芯健康度处于同一水平,可以通过控制热管理系统,让电芯的工作环境大致一样,老化程度差异不要太大;精确计算每个电芯的SOC/SOH等参数,通过被动或者主动均衡,确保每个电芯能够发挥最大性能。
以上内容由58汽车提供。如有任何买车、用车、养车、玩车相关问题,欢迎在下方表单填写您的信息,我们将第一时间与您联系,为您提供快捷、实用、全面的解决方案。
原创文章,作者:58汽车,如若转载,请注明出处:https://car.58.com/7083155/