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手机、笔记本、电动车皆中招……电池到底为什么会越用容量越小?

2021年04月09日 21:13:02
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来源:懂车

即使在国家大力推广新能源车的今天,你开着一辆绿牌车走进二手车市场,依然会成为车贩子们眼中的不速之客,没人想收你的车。燃油车都是算3年保值率,很多口碑好的车型,保值率能达到74%以上,而新能源是算1年保值率,能有50%,都算谢天谢地了。

新能源车保值率不行,有很大一部分原因是,人人都知道,动力电池并非一个耐用品,不管车企如何保质保修,都无法改变一个事实——动力电池的容量会随着你的使用而不断衰减。这个规律大家都懂,新能源车没买过,手机总用过吧?笔记本总用过吧?无线耳机总用过吧?但凡是可以充电的玩意,它的电池容量就一定会衰竭,像手机,你高强度使用一年,容量基本上就剩个80%了。

在电子产品构筑的世界里,我们坦然接受了电池衰竭这个现象,但是很少有人去想,为什么会产生这个现象,今天懂哥就来和大家聊聊。

我们今天所使用的的充电电池,大多属于锂电池。锂,是一种极其活跃和不稳定的金属。锂原子本身携带电子,它非常容易失去这个电子,然后变成一个锂离子。为了方便大家理解,我们可以简单总结为,锂原子-电=锂离子,锂离子+电=锂原子。

锂电池,就是靠着锂原子和锂离子的转换,来储存和输出电能,充满电时,电池中就全部是锂原子的,当电放空时,电池中就全部是锂离子,随后你再充电,锂离子得到了电,再度变为锂原子,如此往复循环。

作为充放电的核心,电池中必须有足够多的锂离子,才能维持正常容量,否则就会产生容量衰减。从理论上说,电池内部是个封闭环境,锂离子不可能凭空消失,但是由于各种预料之外的化学反应,锂离子可能就失去充放电的能力,变成所谓的“死锂”。目前学界对于“死锂”产生的具体原理,研究还不够充分,但是目前已经可以确定,有以下几种不当使用方式,会加快“死锂”的产生。

第一种就是,常年在谣言和真相间反复横跳的快充操作,网上很多文章,一会儿说对容量衰减影响很小,一会儿说负面影响很大,把大家都说迷糊了。其实后一种说法是对的,当车辆进行快充的时候,巨大的电流促使大量锂离子冲向电池负极,而负极的尺寸是有限的,无法接纳如此多的锂离子在此吸收电,所以有部分锂离子会沉积下来,成为“死锂”。这就像老板招工,急急忙忙带了100个年轻人到公司,然后告诉他们只有90个岗位,没被选上的10个人就自暴自弃了。

第二种则是,低温/高温充电。锂电池虽然号称可以适应极寒和高温气候,但它最理想的工作温度其实是20℃到40℃,在这个温度区域之外。锂离子和锂原子的活性都会改变,使转换进程受到影响,如果这时候充电,就会产生更多“死锂”。

除此之外,过度充电、过度放电、工艺不良导致的负极表面不平整、充电循环次数过多,也都会制造“死锂”。

在新能源车的使用过程中,这些坑我们几乎是无法避免的,就拿低温来说,北方冬天能冷到-20℃,我们总不能在北方挂十个太阳加温吧?就算使用习惯和环境再好,循环次数过多,一样会在电池内积累“死锂”。所以只要你在用,锂电池就一定会衰减,使用环境和习惯,只是决定了它容量衰减的速度罢了。可能有的人会说,磷酸铁锂电池不是比三元锂更耐损耗吗?但你要想到,磷酸铁锂的能量密度和容量都更小,即使有更多的充放电次数上限,实际上你可以使用的里程也没有差多少,半斤对八两而已。

“死锂”带来的最大危害,还不是容量衰竭,毕竟这只是要你的钱,伴随“死锂”产生锂枝晶,是真正的致命杀手。在对锂电池的观察中,学者们发现,有些被损耗的电池内形成了如同树枝状的微小锂晶体,这些晶体随着电池的进一步损耗,还会不断生长,就像真正的树一样。当长到一定的高度时,锂枝晶会刺破电池的内部结构,导致电池直接短路,随后过热。而一块电池产生热失控,会不可避免地波及其它电池,最终导致整个电池组迅速自燃,酿成一场大祸。

新能源车刚刚普及的时候,很多人误以为,电池是在充放电或者遭遇高温时,才会自燃。但是越来越多的现实案例告诉我们,新能源车在完全静置的时候,也有可能给自燃,然后大家百思不得其解。锂枝晶的发现,就很好地解释了这一现象。

目前整个科学界都没有什么很好的手段,去解决“死锂”和锂枝晶,大部分应对方式还停留在理论或者实验阶段,论文是有很多的篇,但能产生实际效果的寥寥无几。也有部分科学家认为,锂电池压根就不是最佳解决方案,我们只是走了一条错误路线,然后不断付出精力去修补,所以应该放弃改进锂电池,集中精力开发全新的电池。

这也就意味着,短时间内我们只能靠着良好的使用习惯,尽可能延长电池寿命、降低自燃风险,俗称“当爹供着”。

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