关于电动车,一直以来有个说法,慢充对电池伤害小,快充伤害大,慢充续航里程更”扎实”。以及电池如何充放电最佳。
对于这些个说法,需要从锂电池充放电原理说是。借用一张聚合物锂电池的原理图简单说一下。
锂离子电池负极材料为石墨,石墨具有多孔特性,可允许锂离子嵌入或脱嵌,石墨的空穴就是锂离子的家。充电就是锂离子嵌入石墨空穴(上图右半部分),放电就是锂离子从空穴脱出。
一、过度放电为什么会损伤电池
电池过度放电,石墨电极空穴全部变空,没有支撑就会坍塌,坍塌的空穴将容纳不了锂离子,造成衰减。
二、快充会不会损伤电池
快充就是加大电流,让更多的锂离子涌向石墨负极。当电池电量低时,石墨空穴较多,所以即使大量锂离子”冲过来”,也有足够的空穴去迎接,有较大大概率能找到可用空穴,此时用慢充就是浪费时间,得到好处不多。也有个别找不到空穴的锂离子,有家不能回,就会堆积在负极外面形成锂晶体析出,但这个概率很低,因为此时空穴较多。
当电量快满时,空穴较少,如果此时仍然用大电流充电,大量锂离子冲过来,会有较大概率找不到空穴,就大量堆积在石墨电极外面,形成锂晶析出,不但造成活性锂减少,容量衰减,更危险的是随着锂晶不断堆积生长会刺破隔膜造成短路,引起电池自燃。所以电池将要充满时,要降低电流。
所以,快充会不会造成电池衰减,关键是电池管理系统BMS,电池电量低时完全可以用大电流大功率充电,节约时间,电池容量快满时要逐步减小电流。如果充电过程控制得好,则快充对电池的影响和慢充其实差不多。各车企的充电流程,充到多少用多大功率,都是经过无数次优化设计的,可以放心用。比如特斯拉的200kw超级快充,就是充分利用电量低时能承受较大充电功率,使用了200kw功率,节约时间,但这个功率仅仅维持几分钟,这都是厂家精心考虑过的。所以正规厂家的产品,快充的不利影响微乎其微。
三、慢充续航是否更扎实
这个就是扯了,电池容量取决于石墨电极嵌入的锂离子数量。快慢充,嵌入的锂离子数量一样。电量也就一样。我也曾经用6kw慢充把我的车子充满,并记录行驶里程,没感觉容量更”扎实”。
四、电池每次充放电多少是最佳
研究结果表明。电池每次放电40%,电池循环寿命最长。如下图
看下图,每次放电40%。寿命曲线位于最高点,寿命是每次都用80%的三倍。图中还可看到,放电深度也不是越浅越好的,每次放电20%还不如40%。所以浅充浅放,还是以40%为最佳。
既然确定每次放电40%寿命最佳。那到底是50-90%还是40-80%?亦或是30-70%?锂电池有个特性。电池电量SOC较高时,自身活性大,也会衰减。因此保持相对较低SOC寿命更长,因此长期不用的锂电池不能满电存放(太低也不好)。
因此,40-80%这样用更好。厂家推荐三元锂充到90%是为了兼顾续航,实际上并非是电池寿命的最佳选项。
这个观点也得到马斯克本人的支持。一个客户问,日常用电50%,是90-40%还是80-30%最佳?马斯克回答,80-30%最佳。如下图。
至于30-70%嘛,电量一直偏低,对电池寿命好是好,这样也不是不行,但一旦急用车跑稍微远路,电量就大概率不够,也不太好。如果只是每天短途代步,且有家用桩充电方便,也可以考虑这些用。
上面说的是三元锂。如果是磷酸铁锂,厂家推荐每周至少充满一次,每半年深度充放电一次,充满的目的是因为磷酸铁锂一致性差要通过充满电校准电量显示,按厂家说的去做即可。磷酸铁锂电池寿命长于三元锂,所以满电的损耗并不要紧。至于磷酸铁锂每次用电多少最佳,也是浅充浅放更有利。无论什么电池,把电用干肯定损伤电池。
在此声明,请大家不要误会,不是让大家买个电动爹。上面只是告诉你,电池的使用有个”最佳”区间,不管你是否喜欢,这个区间是客观存在。你知道这个最佳区间,相当于多了一个知识点,和你具体怎么用并不矛盾,总不能因为最佳区间是40%,所以我跑长途用了40%就赶紧找服务区充电,不是这个意思。如果条件许可,可以按40%区间来用。控制充电百分比也很容易,车机或手机都可以设置,不用半夜起来拔枪。记住,电量相对低一些对电池更有利,如果条件许可能40-80%,就不要50-90%。
四、电池使用的最佳环境温度
众所周知,低温对锂电池不利。具体研究图表
图比较复杂,直接说结论:锂电池最适宜环境温度是20-25度之间,循环寿命最长。高温和低温都不利,相对而言,低温会让锂电池衰减更大一些,高温会让锂电池活性更大,除了衰减,还可能增加自燃可能性。
五、锂电池如果使用得当,其1000-2000次寿命,完全可以用到车报废。
六、买电动车,选用三元锂还是磷酸铁锂
三元锂充放电比较随意,不满充满放即可(除非跑长途,出发前充满),放电区间40%最佳。磷酸铁锂则要求每周至少充满一次,这个比较烦人,因为去年国家出台规定,商业快充桩只能充到95%,只有家用桩可以充满。
因此,如果有家庭桩的,磷酸铁锂或三元锂都可以选购,每周充满一次(甚至每天都充满)根本不是问题。如果没有家庭桩的,或看中长续航的,选购三元锂更适宜。当然网上也确实有人买磷酸铁锂的车子,一次都没慢充,全部商业快充,开了十几万公里也感觉续航没事的。不过。既然厂家这么推荐,有条件还是按厂家说的去做。
还有就是,一般认为三元锂低温特性好于磷酸铁锂,北方更适合三元锂。但懂车帝今年的低温测试,似乎打破了这个说法,低温续航达成率拔得头筹的,居然是磷酸铁锂。所以有点凌乱了。
最后。再次重复声明,免得有人抬杠:
不是让你当它成电动爹。你把车子当爹也好,不当爹也好,这些知识点是客观存在的,多了解一些知识。只有好处没坏处,不管你是否喜欢。
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