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“怕冷”的汽车电池,如何熬过这个寒冬?
艾迪汽车 2527浏览 2020-11-27
“怕冷”的汽车电池,如何熬过这个寒冬?


有办法破解吗?还是有的。


本文约2000字 阅读预计需要5分钟


根据中国气象局专家预测,今年冬天将出现“拉尼娜”现象,会导致我国冬季温度偏冷。

消息一出,艾迪哥的朋友圈炸了,有人表示“新买的iPhone12恐怕不只绿屏,又要黑屏了”,有人担忧“我的Model 3(参数|询价)第一次过冬,续航不知道能不能熬得过”……

艾迪哥怀疑自己的朋友圈都是凡尔赛文学家。

不过这种担忧也不是无病呻吟,因为锂电池在低温下“划水”,已经是普遍现象。


01锂电池不抗冻,被投诉“惨”了


工业和信息化部的数据显示,我国电动汽车成交量连续5年位居全球第一,去年电动汽车产销量超过120万辆。只是,在这份亮瞎眼的成绩单背后,锂电池却被投诉“惨”了。


有数据显示,消费者对新能源汽车投诉的质量问题主要集中在锂电池,占比超过一半。反映的问题主要集中在四方面:“续航能力差”“很怕冷”“充电难体验差”“危险源”。当中,“续航能力差”又与“很怕冷”密切相关。


去年,中国汽研测试了一批电动汽车在23°C常温和-7°C低温下的电池续航情况,结果发现,测试车型在低温下的续驶里程,平均比常温下衰减37.7%,能量消耗率平均增加了54.5%。说明低温对续航和能耗的影响确实“严重”,也难怪会招来这么多投诉了。

“怕冷”的汽车电池,如何熬过这个寒冬?


(向微信号“艾迪汽车”回复“电池报告”可以获取完整测评报告内容)

也不怪车企不努力,因为这个问题并不好解决,原因有二:

  • 人怕冷,用电多。

冬天开车,多半会开空调制暖。制暖相比制冷会耗费更多能量,再加上空调在低温下工作效率也会变低,让电池耗电量激增。让你大冬天开车不开空调,不现实。

  • 电池遇冷,变“懒惰”。

电池中的锂离子,充电时从正极穿越电解液、隔膜到达负极,在放电时又从负极穿越回正极。

“怕冷”的汽车电池,如何熬过这个寒冬?


人在冬天不愿意动弹,锂离子在低温下也相对不活跃,加上电解液在低温下变得更粘稠,要让锂离子从正负极来回穿越,困难得就像让人冬天早上5点从被窝里钻出来一样。

充电充不满,放电又放不出来,电池长续航无从谈起。


02为破解“怕冷”宿命,企业用尽招数


在科技日新月异的时代,电动汽车低温下的续航问题不会破解不了,只是需要时间。目前已有了一些解决方案,包括:PTC预热、电热膜预热、液冷系统预热、相变材料预热系统、热管预热系统、交流预热系统等。其中应用得最广泛的有两种。

  • 一是威马的柴油驻车加热系统,如下图:

“怕冷”的汽车电池,如何熬过这个寒冬?


原理是燃烧柴油,对管路内的液体加热,再利用它对电池包和座舱加热,保持电池包在恒温状态。这种方法好处是使用外部动力加热,从而减少锂电池电量消耗。网络流传的数据显示,一箱柴油可供加热使用大概20天左右。

  • 二是采用电池预加热系统,这是更主流的做法,特斯拉蔚来比亚迪都用这个解决方案。

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拿特斯拉举例,它是利用电驱系统的废热(如电机工作时产生的热量)来加热,此时低温冷却液会进入驱动系统进行热交换,变成高温冷却液,再进入电池包对电池进行加热。

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在特斯拉手机应用程序温度预设界面,可以提前设置好车厢温度数,然后车辆就会预热。只要电池量保持在20%以上,车厢都会自动保持在这个温度值。

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除了以上两种解决方案,国内的电池制造商宁德时代还想出了一个办法——低温速热。思路是从电池管理和电池本身入手,让电池的电芯从内部发热,实现电芯的自加热效果。

宁德时代表示,这项技术能在15分钟内,让电池从-20°C升温至20°C。不过宁德时代只是对外展示了这项技术在实验室中的效果,目前还没有进行相关产品的量产。

03再给点时间,未来可期


无论是电池预加热系统还是柴油驻车加热系统,以及宁德时代的“低温速热”,大致都是提供热量给锂电池加热,有点像热水袋的意思,都不是从根本上改变锂电池怕冷的“本性”。有办法破解吗?还是有的,比如采用固态电池。

根据“十三五”国家重点研发计划《新能源汽车》提出的我国动力电池技术发展技术路线,汽车电池的未来发展大方向是开发固态电池。

固态电池与目前常规电池的区别,粗暴地说,就是将电池中的液态的电解液换成固态的电解质,同时电池能量密度更高,稳定性更强,因而冬季续航里程不会缩水太多。

当然,从研发到实际应用,这是一个相对漫长的过程,预计要到到2030年才能实现大规模商业化。

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中国汽研曾在测评报告中,建议车企改善电池包保温密封、BMS、热管理系统的协同控制能力,提高动力电池系统在低温环境下的保温能力和快速加热能力。通过对电池各方面的优化,综合性地提升电池在低温下的续航能力。

所以,企业和研发机构都在不断升级正极、负极、电解液、隔膜等材料,加上国家对新型技术研发的加持,汽车电池怕冷的“宿命”在未来会被改写。

不过,在这些技术成熟之前,各位车主还是多掌握一些缓解跑电的小技巧,比如将车停在温度较高的室内停车场,或者停在充电桩附近以便及时蓄电。

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