三元锂电芯a品比18650是磷酸铁锂还是三元锂电芯循环寿命多吗?

换电池之前先搞清楚两种电池嘚差异。

三元锂>18650是磷酸铁锂还是三元锂

评价电池性能好坏最关键的指标就是电池能量密度电池能量密度的概念和其他物质密度的概念一樣,简单来说就是单位重量或体积下电池含有的电能

打个比方,两块同样大小和重量的矿石一种含杂质较多,一种含量高那么毫无疑问含量高的显然更值钱。

电池的能量密度和矿石的含量一样相同体积或重量下,能量密度越高提供的电能也就越多续航相对也越长,提高电池能量密度等于增加了车辆续航

18650是磷酸铁锂还是三元锂电池(LFP)是用18650是磷酸铁锂还是三元锂作正极材料的锂离子电池,三元锂電池则是一种以镍钴元素作为正极材料以锰盐或铝盐来稳定化学架构的锂电池,主要有NCM(镍钴锰)和NCA(镍钴铝)

受制于化学特性,18650是磷酸铁锂还是三元锂电池的电压平台低18650是磷酸铁锂还是三元锂电池的能量密度大概在140Wh/kg左右。而三元锂电池电压高能量密度基本为240Wh/kg。也僦是说在相同电池重量下,三元锂的能量密度是18650是磷酸铁锂还是三元锂材料能量密度的1.7倍

毫无疑问,在能量密度上三元锂电池优势明顯不过不同“配方”的三元锂电池它的能量密度也会有差异(镍、钴、锰/铝三者不同比例)。

特斯拉使用的21700 NCA三元锂电池电芯的能量密度高达260Wh/kg是目前的量产电动车里最高的,它的镍钴铝比例为8:1.5:0.5属于“高镍电池”。

在NCM电池中按照镍钴锰三者含量的不同,可分为NCM111、NCM523、NCM622、NCM811(數字代表镍钴锰的比例)

按照目前的对电池续航里程的要求,高镍的NCM811是重点突破方向因为随着镍元素含量的升高,三元正极材料的比嫆量逐渐升高电芯的能量密度也会随之提高。

但是从表格来看两种NCA811和NCM811中显然前者性能更优秀,那到底该走NCA路线还是走NCM路线?

其实选擇不难镍钴铝电池对制作工艺要求高、成本高且技术掌握在日韩手中,另一方面容易在较高温度的情况下导致热失控

镍钴锰电池的续航表现不如镍钴铝电池,但好处是含锰三元体系热稳定性更佳更为安全所以国内主要研发镍钴锰电池。

18650是磷酸铁锂还是三元锂>三元锂

18650是磷酸铁锂还是三元锂的热稳定性是目前车用锂电池中最好的电热峰值大于350℃,当电池温度处于500-600℃高温时其内部化学成分才开始分解。

彡元锂电池的热稳定性较差300℃左右就开始分解,因此对电池管理系统的要求非常高需要防过温保护装置和电池管理系统来保护电池的咹全。所以在高温条件18650是磷酸铁锂还是三元锂的安全性相对较高。

三元锂>18650是磷酸铁锂还是三元锂

冬天电动车续航里程衰减已经是司空见慣了18650是磷酸铁锂还是三元锂电池的低温性能要劣于三元锂电池。18650是磷酸铁锂还是三元锂电池温度使用下限值-20℃且低温环境下放电性能差,在0℃ 时的容量保持率约60~70%-10℃时为40~55%,-20℃时为20~40%三元锂电池低温温度使用下限值-30℃,低温放电性能好和18650是磷酸铁锂还是三元锂电池相同低温条件下,冬季时里程衰减不到15%明显高于18650是磷酸铁锂还是三元锂电池。

当然为了避免出现明显的里程衰减现象,大多数车辆現在都有相应的热管理来保证电动车冬季性能

18650是磷酸铁锂还是三元锂>三元锂

电池寿命就是电池在多次完全充放电后的电量衰减,一般电動车电池充满后衰减到原有80%电量就代表电池该换了

18650是磷酸铁锂还是三元锂电池的完全充放电循环次数大于3500次后电量才会衰减到原有的80%。吔就是说如果每天充放电一次18650是磷酸铁锂还是三元锂电池也要将近10年才出现明显衰减现象。

而三元锂电池比18650是磷酸铁锂还是三元锂电池壽命短一些完全充放电循环大于2000次会开始出现衰减现象,也就是大概在6年的时间当然通过电池管理和车辆电控系统也可以稍微延长一點电池寿命,但是也只能是稍加延缓

当然,电动车电池是由多个单体电池串并而成其工作状态类似木桶效应,一只木桶能盛多少水並不取决于最长的那块木板,而是取决于最短的那块木板电池组类似,只有在电池性能高度一致时寿命发挥才能接近单体电池的水平。

三元锂>18650是磷酸铁锂还是三元锂

在电池成本上18650是磷酸铁锂还是三元锂电池也有巨大优势,它没有贵重金属(镍钴金属元素)所以在生產成本上较低。

三元锂电池使用了镍钴锰多种材料并且高镍电池的生产需要比较严格的工艺环境,目前成本比较高

并且经过这几年的開发,作为关键材料锂、钴等金属资源开始吃紧尤其是金属钴,它的价格一路飞涨报价在20万元/吨以上。而一吨电解镍的价格目前也僦11万出头。所以也倒逼着电池企业往811路线提升镍的含量,降低钴的含量也能带来成本的降低。

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对于一族来说一般电池的寿命嘟会在500次以上,但是由于电池配方的不同会导致寿命的不同,比如三元锂和18650是磷酸铁锂还是三元锂寿命就不一样具体它们的使用寿命昰怎么样的呢?

三元锂电池组的理论寿命约为800次循环在商业化的可充电锂电池中属于中等,不过如果长时间大电流放电或者经常亏电,那电池的使用寿命将会骤减目前认为电池寿命终止的标称容为70%;综合实际情况来看,按照目前三元锂电池的技术水平电动汽车普遍使用的动力电池容量密度为260Wh/kg,按照该能量密度来计算以一年两万公里来进行计算,根据浅充浅放来计算的话循环寿命至少有1000次。如果使用得当在电动汽车上起码可以使用5到8年左右的时间。

目前市场上的都标循环寿命2000次左右这个是指平稳正常小电流充放电和常温环境丅应用的理想数字,但是实际上在不同使用情况下18650是磷酸铁锂还是三元锂电池真实寿命循环数是不一样的。这个主要说一下几个不同用途情况下的使用寿命怎么样

1、18650是磷酸铁锂还是三元锂电池常温环境下使用

这个情况下的使用,基本都是用在3C类电子产品上在这一领域應用上18650是磷酸铁锂还是三元锂电池正常使用的话,如果是电池品牌厂商实力比较强的质量好的,基本都是2000次以上的循环寿命;小型锂电池厂商质量稍次一点的也有1000次以上的循环寿命;

(2)高倍率稳定充放电使用

高倍率放电的应用,大多数是动力型锂电池多数是应用在給电机提供动力的应用上,如新能源汽车、电动车、渔船机电电源等由于18650是磷酸铁锂还是三元锂电池多数在高负荷状态下运行,加快了電池材料衰减时间循环寿命是急剧下降的,质量差的可能也就500次左右的循环;实力强的18650是磷酸铁锂还是三元锂电池品牌厂家,在设备技术和材料应用上会比较好电芯质量就会好些,但循环寿命也就在800次左右

(3)高倍率不稳定充放电使用

想这种情况下使用的18650是磷酸铁鋰还是三元锂电池,寿命会更短300次左右差不多就报废了。电池使用的不稳定放电时高时低,对电池衰减促进作用会更大的

2、18650是磷酸鐵锂还是三元锂电池高温环境下使用

18650是磷酸铁锂还是三元锂电池高温性能目前不是很成熟,运行温度-20℃到125℃这个温度范围为理论值,实際应用温度范围要小些

在这一领域应用上18650是磷酸铁锂还是三元锂电池正常使用的话,如果是电池品牌厂商实力比较强的质量好的,基夲都是1000次以上的循环寿命;小型锂电池厂商质量稍次一点的也有500次以上的循环寿命;因为高温下使用,对电池损害是比较大的

(2)高倍率稳定充放电使用

高温环境下电池高倍率放电的应用,大多数是动力型锂电池多数是应用在给电机提供动力的应用上,国内实力强的鋰电池厂家生产的电芯多应用在新能源汽车、电动车、渔船机电电源等实力差的,多应用于一些比较小众的领域如医疗、锅炉设备启動等。由于18650是磷酸铁锂还是三元锂电池多数在高负荷状态下运行加快了电池材料衰减时间,循环寿命是急剧下降的质量差的电芯,可能也就300次左右的循环;实力强的电池品牌厂家在设备技术和材料应用上会比较好,电芯质量就会好些但循环寿命也就在500次左右。

(3)高倍率不稳定充放电使用

高温加放电倍率不稳定运行对电池损害更大,循环使用寿命比较低对几家电池厂家电芯做测试发现,250到300次这樣电池基本使用不了了。

3、18650是磷酸铁锂还是三元锂电池低温环境下使用

低温环境下对18650是磷酸铁锂还是三元锂电池性能影响要比高还要大就目前市场情况来看,18650是磷酸铁锂还是三元锂电池在低于-20℃以下到-40℃工作寿命明显下降,放电电流范围0.2C到1C放电容量50%到60%,温度也低,放電能力越差因此现在市场上,成熟应用的不多温度范围-20℃到55℃,循环使用寿命300次左右

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   锂电池在生活中的应用突然擴大了主要源于智能手机、穿戴设备、电动自行车和新能源汽车的广泛使用,这些年来关于如何使用电池的小贴士锂电池爆炸等新闻鈈断,但其中经常包含很多误导性信息这篇文章中我们从锂电池的简单应用到复杂应用一一说起。

   衡量电池性能好坏有以下几个偅要指标:

   最高越好。“C”是形容电池充放电电流大小的专用符号1C放电就代表1小时内把电池从满电放到空的电流大小。iPhone 6电池容量为1810mAH那么这颗电池的1C放电电流就是1.81安培;比亚迪e6电动汽车中使用的每颗电池容量是200AH,则这个电池1C放电电流就是200安培一个电池如果用高倍率放电,通常放出的能量比低倍率少

不同放电倍率下放出的电量

   从上图测试结果可知这颗动力电池使用10C放电放出的能量只有1C放电下的85%,使用20C放电放出的能量只有1C放电下的70%

   二、充放电循环次数

   最多越好。500次是锂电池的常见值根据不同材料制作的锂电池充放电佽数从300-3000次不等。这个值的具体含义每个工厂可能略有不同大致可以理解为:按厂商规定的充放电倍率(比如1C放电,0.3C充电;每次从0%充放到100%照此循环)下,500次循环后电池容量还剩最初的80%。充放电次数和使用习惯的关系太大了我们举几个例子。

   1、充放电强度对循环次數的影响

   工厂标注:每次从0%充放到100%1C放,0.3C充500次后容量衰减到80%,这是最严苛的测试循环也可以不这么严格,看下面

   如果每次电量的循环都在25%-75%1C放,0.3C充2000次后容量衰减到80%

   如果每次电量的循环都在50%-100%,1C放0.3充,1800次后容量衰减到80%

   2、浅充浅放对寿命的影响

   工厂標注:每次从0%充放到100%1C放,0.3C充500次后容量衰减到80%,是最严苛的测试循环也可以不这么严格,看下面

   每次电量的循环都在25%-75%1C放,0.3C充2000佽后容量衰减到80%

   每次电量的循环都在50%-100%,1C放0.3充,1800次后容量衰减到80%

   以上两个例子可看出充放电的倍率越小、越有利于寿命提升;浅充浅放也有利于寿命提升

   越小越好,这个参数随负载轻重、温度等因素随时变化随着电池寿命减少,内阻也在逐渐增大内阻越尛的电池越可以高倍率充放电,18650的普通电池内阻在50mΩ左右,动力型的18650电池在15mΩ左右。想知道内阻多大需要用专用的设备测量普通万用表不荇。

   采用相同材料、相同工艺生产的电池在容量、内阻、充放电曲线上的一致性越高越好电池能否大规模组成电池组这一点非常关鍵,电池组规模越大对一致性要求越高

   下面几页我们将按应用的难易程度:

   1、手机、平板、穿戴设备中的锂电池

   2、笔记本電脑和移动电源中的锂电池

   3、电动自行车中的锂电池

   4、电动汽车中的锂电池

   分别介绍一些知识,这样分页是按电池规模从小箌大排序的

手机、平板、穿戴设备中的锂电池

   手机、平板、穿戴设备中的锂电池

   为什么说这个领域是最简单的呢?因为这些设備里只有一块锂电池而且基本都是三元锂电池。三元的意思是三种元素:镍、钴、锰、这种锂电池的正极材料Li(NiCoMn)O2不是完全一样的,會根据使用要求对三种元素的配比做调整

   在数码设备中使用的电池通常对此项要求很低。你很难一个小时内把满电的手机用到自动關机吧也没人会设计一个续航只有1小时的数码设备。至少都可以续航3小时所以电池的放电倍率达到0.3C左右就能满足需求,充电要求往往吔很低通常3-4小时充满的数码设备大家都能接受,所以充电上对电池提出的要求也是0.3C左右

   不论国产还是松下、三星之类的进口锂电池,1C放电是最起码的规格数码设备对电池放电的要求都远低于电池行业的普遍标准。充电倍率上和电池行业目前能做到的基础指标大致楿当如果没有极特殊设计一般也不用担心。

OPPO的电池闪充特性对充电提出了较高要求

   最近手机行业出现了特例,以OPPO为代表提出了快充的特性实际上对电池厂商提出了特殊需求。以OPPO最新的N3来说VOOC闪充承诺30分钟充满75%的电量,这算下来就是3C的充电电流是普通手机电池充電倍率的10倍,N3卖3999元也贵的有道理起码这个电池就会比一般电池贵一、二倍。

   二、充放电循环次数

数码设备中手机算是使用强度最高的产品,我们按一天一充计算循环次数是500次就是500天寿命,这样算对吗其实是脱离了使用条件,所以是错的500次的循环指的是1C放电,0.3C充电下连续循环500次电池容量还剩最初的80%。但我们平时使用手机放电倍率远小于1C往往是0.01C-0.5C之间。所以循环次数通常可以700次后还有80%电量剩余这已经2年时间了,手机也快过时了苹果在这方面设计的很精明,它有意不使用大电量的电池不但可以获得轻薄的优势,还因为2年后伱必然要换下一代iPhone了干嘛非要多花成本在电池上呢?至于有一些人一年就明显感觉续航少了也是确有原因的,之后分析

随时保持100%电量并不好

   其他数码设备,比如平板电脑电池充放周期就更久了,但有时也会发现不到2年续航就明显下降了这个原因也是有解释的,看完整篇文章你就会知道

   没有特别解释的。

   没有特别解释的

笔记本电脑和移动电源中的锂电池

   笔记本电池规格常见的4芯、6芯,8芯什么意思这指的是18650电芯数量,以8芯为例有2种组合方式,一种是2串4并一种是4串2并,具体采用哪一种要根据笔记本厂商电压變换电路的设计和电池仓形状。

这种说法也可以形容移动电源市售正经品牌的移动电源10400mAh容量的产品就是由4节2600mAh的18650电芯并联而成。由于三煋SDK为了抢占中国市场对大订单采取低价,甚至赔本卖1美元/颗所以很多大牌子移动电源厂商很喜欢用这种既便宜质量又好的电芯,也因為单颗容量为2600所以移动电源的容量经常是2600mAh的倍数:5200mAh,7800mAh10400mAh。

   新的笔记本电池少有1小时就放光电的情况所以放电倍率1C对他们来说已经足够,充电的要求也不高比如笔记本电池在3-4小时内充满大家都可以接受。而对移动电源来说对电池充放电倍率的要求就更低了几乎是所有数码设备中最低的。

小米10400移动电源内部结构

以目前市场中10400mAh(3.7V)的移动电源来说最大输出电流为2A(5V),也就是用最大电流也需要3.7个小時才能放光电放电倍率只要满足0.3C都够用。充电方面通常的规格是10400mAh配备一个1.0A的输入口。这样充电的倍率只有0.13C这就是为什么移动电源劣質产品特别多的原因:哪怕是正规厂商也可以购买电池市场中性能最低档(注意,性能低和质量差并不完全等同但还是高度相关的)的產品用在移动电源中,而且还可以满足使用规格的需求

   二、充放电循环次数

   笔记本和移动电源使用频率相较于手机大幅降低,掱机最多三天充一次但是移动电源和笔记本平均下来往往一周都不一定能完成一次充放电,这样算下来只要保证50次充放电寿命就能撑┅年。对于成熟的锂电池来说最差最差也能提供300次的循环寿命这个次数对使用笔记本和移动电源的人来说都够正常使用6年的了。

而我们往往用不到这么久就更新换代了所以尤其是移动电源这个行业,实际使用中的轻负载和低频率的充放电次数让我们很难察觉到产品质量的好坏。一些无良的厂商就会用最差的电芯甚至把拆机电芯用在移动电源上。拆机电芯可能从前用在其他设备中已经循环了400次,按壽命看还有100次就要淘汰了而100次也足够让移动电源撑上两年时间,所以废物利用买来装移动电源里面根本不会有人发现。

   相对移动電源来说笔记本中的原配的电池电芯都来自国际大厂。但我们也经常发现周围有人的笔记本买来不到2年电池续航就大幅下降了这是什麼原因呢?

   还记得上一页说到平板电脑使用周期不频繁但有的也会出现1-2年,电池续航就大幅下降吧其实他们都是由同一个原因引起的:电池保存不当。

   如果你经常没事就把电池充满或者充电线一直插在设备上,那就随时维持最高电量电池容量就会快速减少。这个原因涉及到锂电池的结构

锂电池的正极是由含有锂离子的金属氧化物组成,负极一般是石墨构成的晶格充电时锂离子向石墨一端移动,最终钻入由石墨构成的稳定的晶格中蓄势待发。可以容纳锂离子的晶格越多可以移动的锂离子越多,电池容量越大长期满電存放主要影响的是可以移动的锂离子数量,因为满电后电池达到4.2V电压维持的高电压让电解液和电池的正负极均发生一些反应,而这些反应在3.0V-3.7V的状态下虽然也在发生但是非常微弱。这种反应在电极上生成了钝化膜电压越高膜越厚,膜越厚可以移动的到负极钻入石墨晶格的锂离子数量越少于是宏观上的表现就是电池容量衰减。

负极石墨组成的“小房子”供锂离子钻入钻出

什么算“长期”呢?在我看來7天就已经足够造成恶劣影响了有多恶劣?这里有个例子玩儿航模的人有2块规格一样的全新三元材料锂电池A和B,6月份买来同时存放A剩余电量30%存放,B充满100%存放3个月后测试电池容量,A容量为最初的98%B容量为最初的60%。没错影响就是如此恶劣,所以你的笔记本电池经常长期维持高电压一年后续航大幅下降也就不要稀奇了。手机是最不容易遇到长期满电存放的设备因为即便充满了,也一直在使用不到幾个小时电压就降下来了。但手机偶尔也会遇到这个问题比如充满电后关机了,这时没有任何耗电电池就一直维持高压,也许一周后伱打开盒子一看电池已经鼓包了。

   正确的做法是充30%-40%的电量然后长期保存

   没有特别解释的

   木桶效应说的是一个木桶能盛多少水取决于围城木头中最短的那个木片的高度,放在锂电池组上来形容一致性再好不过了电池一致性表现不好对并联组数比较多的電池影响更大。

笔记本的6芯电池示意图

假设图中6芯电池中第三颗18650因为某种原因容量下降的比较快很快容量就只剩下75%了,他们6个是并联在┅起的那么放电过程中第三颗电池会最早达到放电终止电压,于是不论另外5颗电池还有没有电量电池组放电都会停止。充电时也是一樣结果另外5颗电池没有任何问题,也都跟着有问题的18650同步充放电这组电池从外部看就是严重容量衰减的。实际上里面只有一颗有问题这就是电池一致性的重要性的体现。

   绿源、新日等品牌从2010年开始进入每个家庭但那时绝大多数电动车用的都是铅酸电池。从2012年后開始出现了采用锂电池电动自行车常见的规格是电压36V-48V,容量8Ah-12Ah带脚蹬子的那种电动自行车如果使用48V12Ah的锂电池,纯电续航达50公里

   驅动自行车对充电方面没有特别要求,常见的充电倍率是0.1C-0.3C之间电池厂轻松达标,但放电倍率上稍高至少要满足1C,这对电池厂来说压力吔不大但是目前还有一种电动摩托车,采用踏板摩托车外形时速甚至可以超过100km/h,这种车对电池的要求一下提高到2C-3C所以如果你是自己組装这种高性能电动车,选购电池时要计算好

   厂商配的电池往往不用操心,自己配的电池一般有3种类型:18650是磷酸铁锂还是三元锂电池三元锂电池,动力三元电池他们最高的放电倍率分别是:2C,1.5C10C。你也可以通过增大电池组的容量来提升1C放电对应的电流

   二、充放电循环次数

   18650是磷酸铁锂还是三元锂电池寿命约2000次,三元锂电池约800次动力三元锂电约800次。但是由于电动自行车中往往不是单体电池木桶效应导致成组后第一次出现容量上的故障,时间上会提前大约是单体寿命周期的1/4到1/2。

   当然这也和使用习惯相关。刚刚说過的一切规律在这里都适用因为我们这里涉及到另一种正极材料:18650是磷酸铁锂还是三元锂了,所以要单说一下

改装电摩中使用的18650是磷酸铁锂还是三元锂电池组

   18650是磷酸铁锂还是三元锂的能量密度比三元锂电低40%,同样能量的电池18650是磷酸铁锂还是三元锂体积大分量沉,優势在于循环次数多好保养。比如还是刚刚所说的条件三元锂电满电存放3个月,电池容量衰减到初始的60%但18650是磷酸铁锂还是三元锂面對这样严酷的存放条件还可以保持90%,虽然也损失了但远没有三元锂电那么严重。

   这个原因和18650是磷酸铁锂还是三元锂绝大部分能量(85%鉯上)都集中在3.2V电压上有关虽然这种电池充电的截止电压有3.6V,但从3.6V到3.2V的区间内存储能量还不到总能量的1%即便充满后,放置几分钟电压吔会回落到3.2V所以18650是磷酸铁锂还是三元锂自动维持低的电压应力。不容易形成钝化膜

   没有特别解释的。

   一致性问题更加重要目前电动自行车采用的单体电池大致有2类:

   1、小单体电池,也就是18650电池容量2.2Ah-2.6Ah,每组电池单体数量200个-500个

采用小单体组成电池组,要組120V100Ah电池组

   2、大单体电池容量一般为20Ah-40Ah之间,每组电池单体数量15个-30个

   我们以72V40Ah的电池组为例,如果采用小单体电池就需要20串19并的方式,共380颗18650电池每20颗首尾相接为一条,19条电池组在任何时候充放电都要求电压差在0.02V以内听上去要求很高,但实际上却不像想象中的难因为18650电池的工艺已经非常成熟,同批次电池的一致性相当的好

大单体18650是磷酸铁锂还是三元锂电池,各种规格

   如果采用20Ah大单体电池就需要20串2并的方式,共40颗大单体电池只要这40颗工作起来同步就没问题了,总得来说大单体电池成组后在一致性上出现问题的几率更小不利因素也有,如果是18650是磷酸铁锂还是三元锂的大单体电池一致性会比三元锂电差很多,所以电池组都需要再添加一个自动均衡的电蕗在每次充电的末尾判断哪一颗电池需要单独多充一会儿电,来解决18650是磷酸铁锂还是三元锂一致性不佳的弱点

   一致性问题在这里巳经上升到很重要的地位,但还没有到极致

   电动汽车中的锂电池是最复杂的应用,因为电池面临大功率充放、大容量存放、高频率使用、长时间行驶等需求所用的电池均是正规大厂高规格产品,电动汽车里淘汰出来的废旧电芯往往给电动自行车装上都仍有用武之哋(当然,这属于奸商行为)通常的做法是淘汰给储能电站用来储存风能、太阳能。

根据不同车差别很大,大家熟知的比亚迪秦用了152顆单体容量为26Ah的18650是磷酸铁锂还是三元锂电池放电电压曲线积分得到总能量10.5KWh,秦的电动机最大功率是110KW秦的电池就要求10C的放电倍率。比亚迪的另一个纯电动车e6的电池拥有目前乘用车最大的电池容量:63KWh所以要实现较大功率并不需要电池放电倍率很高,e6电池的放电倍率是1.5C纯電动汽车电池容量最大的公交车,比如比亚迪的13.8米长的电动大巴车K9电池容量324KWh,由于电池容量巨大对于180KW的功率来说电池放电倍率只需要0.5C即可。

比亚迪K9电动大巴卖到以色列

   还有一些非插电式混动汽车电池容量仅有1.5KWh,但电动机的最高功率达到30KW则这些汽车中用到的电池放电倍率可能有20C,这相比移动电源的应用场景0.2C来说大了100多倍

凯美瑞混动版,就需要用动力电池放电倍率较高

   纯电动汽车大都设置叻快充和慢充两种充电方式,快充最慢2小时充满这样充电倍率就是0.5C。还有更夸张的比如特斯拉的老板马斯克就希望下一代特斯拉充电時间可以缩减到10分钟,这样的话充电倍率至少要6C了

   二、充放电循环次数

   新能源汽车的设计时,电池寿命要长于整车寿命所以電池寿命至少保证车辆正常行驶30万公里,这一点绝大部分已经发布的纯电、混动车都没有问题以比亚迪e6来说,纯电续航300公里电池容量63KWh,按2000次循环寿命算就是60万公里(实际是略少于60万公里的,想想为什么)这远远超过一般车主对总里程的需求。

总里程超过50万公里的e6

实際测试中比亚迪从2010开始在深圳运营850辆e6出租车到现在为止已经有几十辆车的总里程超过50万公里,我7月份曾经去深圳专门探查e6纯电动出租车嘚情况看他们是不是一组电池从出厂一直用到现在的,有幸遇到了一位总里程50万公里的司机他以名誉保证,不但没换过电池续航也沒有明显下降,巧合的是汽车之家曾经测试过这位司机车的续航市区+高速+全程空调的情况下跑到没电共260公里续航。

比亚迪纯电动汽车 e6

目湔出现的新能源车尤其是纯电动汽车,除了比亚迪领先全行业5-7年外其他自有品牌车企发布的产品都是4年前接到中央发展新能源的通知進而研发出的,均是燃油车架子扔掉发动机和油箱塞进电动机和电池改装而来。特点是工况下续航在150-180公里(一定会到150公里的因为达到150公里国家和地方补助都上一个台阶哦!),而这些车实际续航夏天往往在120-150公里冬天100-120公里。对于这些血统不纯的纯电动车来说电池循环次數是否够呢

   这要分具体情况,如果是采用18650是磷酸铁锂还是三元锂电池那么120公里乘以2000次,也有24万公里续航此外由于使用中你并不昰每次都油门到底,并且每次都是从100%放电到0%再充满所以循环次数超2000也是很正常,这也保证了这些车的电池至少可以比整车寿命长

但另┅类采用了三元锂电池的纯电动汽车就有点悬了,由于中国目前新能源车虽然有用三元锂电做电池的但是没有人购买,长时间使用后的統计就更无从谈起但国外是有先例的,而且是个很著名的例子日产LEAF(聆风)是世界上销量最大的纯电动车,从2011年上市到现在已经卖出13萬辆销量大并不意味着质量好,主要是因为便宜欧美上市以来一直是纯电动汽车中价格最低的,美元售价合人民币18万

NEC 改性锰酸锂 三え材料35Ah电池,晨风汽车用

而这款车经历了3年的使用期后电池续航里程下降明显的问题集中爆发这款车采用了NEC的改性锰酸锂电池(也属于彡元锂电池这一大类,只是正极材料配比和掺杂略作调整)软包单体35Ah。虽然日产不一定承认这个问题但淘宝店销售的拆机锂电池可以說明问题,在电动车联盟的电池商家列表中不论商家在深圳、广州、武汉、长沙、北京、大连,他们全都有同一种拆机电芯:NEC改性锰酸鋰35Ah软包大三元其中一些单体成色很新,极耳都没有剪切焊接的痕迹他们实际都来自日产聆风电动汽车,本身出问题的车数量多工厂售后再把控不严,于是拆机电芯大量流出被商家屯出来卖给DIY电摩的人用。

   聆风出现这样的问题根源就在于它采用的电池循环次数比18650昰磷酸铁锂还是三元锂少很多应该在800次左右,如果你感兴趣可以百度中搜一搜“聆风电池老化过快”或者在google上搜索“nissan leaf battery capacity loss”,都会看到这個问题日产还为此建立调查组,后续提供了更换电池的服务整套电池组更换的价格为5500美元。

   不幸的是这款车只换了一个名字就来箌中国变成了东风的纯电动汽车“启辰-晨风”了借新名字每辆车拿到了国家和地方补助九万五千块,这款车目前国内售价26.78万-28.18万

日产聆風(LEAF)或 东风 晨风

包含晨风在内,所有工况测试续航200公里以下的纯电动汽车都不值得购买他们诞生之初的使命原本是向上级交差,借此拿到后续扩产燃油车的资格2010年时一汽、北汽等车企没有想到新能源在2014年已经成为不可逆转的汽车战略发展方向,不是对付出几个拼改的純电动车送去申报新能源车国家目录就万事大吉的他们就算有计划重新研发一款专门为电动车设计的车型也要等四年后才会上市,而他們真的有这个研发实力么我个人更倾向于几年后这些车企依然靠引进合资品牌的型号来销售别人研发的纯电动汽车,操作手法可以参考聆风变晨风

所有车企中只有比亚迪例外,比亚迪从2003年收购秦川汽车前就憋足了劲要做电动汽车不但电机、电控、电池的研发生产自己動手,而且连正负极材料的源头:矿山都去争夺控制权,世界第二大锂辉石矿49%的股份持有者是比亚迪董事长王传福的表弟除此之外还囿多家矿山的股份。不夸张讲不论是纯电动汽车还是插电式混动汽车,比亚迪产品的水准至少领先国内其他车企5-7年就算拿到世界范围,如果仅讨论新能源车那电机、电控、电池这三个最重要的部件比亚迪也是数一数二的水准。

   对比亚迪来说新能源汽车是关乎企业存亡的产品对其他车企来说新能源汽车是关乎补贴多少的问题。

   没有特别解释的。

   由于很多车企采用了18650是磷酸铁锂还是三元鋰电池这种电池的单体容量可以达到200Ah,所以别看汽车电池容量巨大单体数目还不算太多。但也有例外那就是特斯拉,Model S另辟蹊径采鼡松下18650NCA电池,一共7623节单节容量3.1Ah,2011年特斯拉总共买了2亿颗这样的电池也就是仅够生产Model S高配版两万六千辆。

如果因为某一节电池导致剩下7622節正常的电池无法顺利利用全部的3.1Ah容量那这辆车的动力系统就太失败了,这里我们看到了锂电池在一致性上的最极致的应用为了保证┅致性,除了向松下提出非常严格的要求外特斯拉还为电池做了一套价格不菲的电池管理系统,这套系统不但可以监控每节电池的电压囷电流实现合理的充放电,还可以保证他们的温度一致电池充放电曲线是否一致和电池温度有很大关系,特斯拉底盘铺满了电池不哃位置的电池温度差异很大,所以为了保证充放电曲线一致首先要保证7623节电池的温度一致,这靠一套双向流动的液冷系统实现液体为50%嘚水和50%的乙二醇。

   据行业专业人士分析特斯拉的电池管理系统即便全部在中国生产,成本也在美元这相比电动自行车电池组上100-200块錢带自动均衡功能的充放电保护板要复杂多了,毕竟要控制的电芯数量从四百上升到七千

   电动汽车中的锂电池我们花费了太多笔墨,这是因为这里的情况最复杂下面我们说说锂电池常见的说法。

关于锂电池的各种谣言(一)

   谣言一:新电池买来要充放三次才会噭活

   这是从多年前镍镉电池复制过来的说法,锂电池的激活是在工厂里进行的原材料经过合浆、涂布、切片、辊压、叠片、组装電芯、烘烤、注电解液、化成、大电流测试,后就算完成了激活普通人家里也没有这种设备。这种建议甚至在某品牌的手机说明书中出現过也许是写说明书的人一直复制从前的版本,没有发现错误

   锂电池买来时你会发现大都还剩余30%左右电量,这是工厂库存时最理想的剩余电量

锂电池激活过程,这种设备你有么

   谣言二:锂电池要用光电再充?

   这也是来自10年前镍镉的说法那种电池有记憶效应,所以要放光后再充之前我们在充放百分比对寿命的影响中有个例子:

   工厂标注:每次从0%充放到100%,1C放0.3C充,500次后容量衰减到80%

   每次电量的循环都在25%-75%1C放,0.3C充2000次后容量衰减到80%

   每次电量的循环都在50%-100%,1C放0.3充,1800次后容量衰减到80%

   后两种做法虽然每次只用了┅半的电量但循环次数一个是之前的4倍,一个是之前的3.6倍所以全寿命期放出的能力还是比深充深放的方式多1倍。这就是所谓的“浅充淺放有利于延长寿命”0%-100%属于深充深放,是最耗费寿命的一种用法所以手机电池随用随充,不要追求时时刻刻满电也不要经常用到自動关机,这样对电池寿命最有益

这样时并不代表电池中一点电都没有了

   但还需要注意的是,我们把手机、平板用到自动关机时并不昰电池电量0%的时候一般来说手机厂商设计电池电压低于3.0V时就自动关闭了,实际电池放电到2.7V以下才会伤到电池3.0V时电池里至少还有5%的剩余電量,所以即便用到自动关机也不要太担心伤到电池只不过每次都用这么光也算准深充深放了。

   谣言三:边打电话边充电手机会爆炸?

   这个谣言的依据可能是这样做会导致电池温度比仅充电时温度高。如果说温度会更高还是有一定道理的因为充电时能量转囮效率通常只有85%,剩下15%的能量就是废热;打电话时基带芯片也处于工作状态也在发热,尤其是打电话时手机的一侧还贴在散热不好的脸仩这3个因素都加重了电池上的温度。

   但如果真像谣言中所说你每周你都应该听说某某同事被炸到脸了吧?所以真相是只会造成手機电池内部温度升高并没有太严重后果。

关于锂电池的各种谣言传言(二)

   谣言四:充电时间不要超过12小时转绿灯后多充1小时可鉯多充10%电量?

   为了防止电池爆炸行业内是按十亿分之一级别故障率设计的,但不论过程和工艺如何控制单一步骤都达不到这么高嘚安全程度,所以采用的是两级充电器上有一级,电池保护板上有一级每一级保证十万分之一的故障率是可以实现的,那么两个同时絀问题导致电池爆炸就是百亿分之一

   充电器一侧是这样设计的,先采用恒流方式充电在充到大约75%电量时以4.2V的恒压方式充电,这时電流会因电池电压的增高而慢慢下降充电器在不断判断电流大小,直到电流小于某个值比如20mA,然后绿灯亮起

   接下来充电器做什麼事呢?这要看你采用什么控制芯片来做充电器了芯片的控制方式决定之后充电器做什么事。

充电器中的充放电管理芯片

   1、TI的BQ2057系列充电芯片Linear的LT1800系列就是让座充彻底关断充电回路,那么在座充上再放置10个小时也是毫无影响

   2、座充继续进行恒压充电,并严格控制電压不超出4.2V无疑再多充几小时,确实可以增加电量不过从转绿灯到4.2V的过程中增加不到0.1%的电量,没什么用  

   3、Maxim的1679芯片在很多手机中內部也会看到,它采用脉冲方式充电它在显示绿灯的时候,就是电池已经100%充饱了当然再放置一个小时,它也不会过充也就是说不但佷多充电器绿灯时就停止充电了,连手机本身都拒绝再充入电流了

   4、座充继续充电,但是它的电流控制很糟糕不小心就使电池超絀了4.2V,而且继续往上跑那过充就发生了,什么时候电压到了5V就离爆炸不远了不过除了充电器外,电池一侧也有保护所以垃圾充电器賣的很多,电池爆炸的事情却不常见

   最后一种是典型的垃圾充电器,你如果是手机插用这种东西充电手机内部的充电管理芯片也能在充满时切断电流。但如果你是把电池拿出来接在这类充电器上那说不定就要鼓包,甚至爆炸了

   谣言五:夜间电网电压波动比較大,锂电池比较娇贵所以不要夜间充电?

如果真是这样全世界每天晚上都坏掉好几百万颗电池,早起起来一看电池废了?实际情況是从220V市电变到5V电压再从5V电压变换到给电池充电的电压,中间经过好几道电压变换的步骤每一步的输出电压都是合格的。即便220V那端再怎么波动都不会影响到电池充电的电压。这种谣言的说法改换一种场景就是:台风鲶鱼将登陆福建所以请北京市民远离公园和护城河等水域,以免危及生命安全看上去是挺体恤人的,实际那边台风再大护城河也不会因此风浪大作。

   传言:锂聚合物电芯比18650电芯更咹全

   这种说法有一定道理,爆炸分两类:一类是电池内部短路后温度急剧增加出现燃烧产生爆炸;第二类是电池内部产生气体,並没有燃烧气体撑爆了外壳。聚合物电芯很大程度上避免了第二类爆炸的原因聚合物电芯没有封闭在固定体积内,一旦使用不当电解液产生了气体电芯就鼓起来了,有时还会撑破外皮气体泄漏出去,由于故障电池虽然也会失效但避免了爆炸。

同型号聚合物电池咗边正常,右边鼓包了但也因此没有爆炸

聚合物电芯有鼓涨的空间

   18650电芯也有安全阀,一旦产生气体压力增加到一定程度阀门会切断電路于是电池就没有电压也不能继续使用了,但是很多国产18650的阀门并不可靠所以相比聚合物可以鼓包的特性来说,18650电芯确实更容易爆炸

钢壳没有空间泄放气体,爆炸

   而且采用三元材料的锂电池只要正极物质暴露在空气中与其中的氧、水接触,都极易发生燃烧峩从前还认为松下、三洋这些品牌的不会,只有国产的垃圾电芯才会燃烧、爆炸后来看过一期锂电池爆炸的科普节目,发现只要刺穿18650电芯他们全部都会燃烧进口高档和国产只是在安全阀门上有差异才导致了进口的更安全。

   传言:电量显示为什么经常不准

   移动設备的电池电量显示目前有2种做法,一种是苹果早在iPhone3GS就开始用的库仑计测电量是统计流过的电荷数量,所以精确度很高另一种是电压擬合方式判断电量,这种方式误差大

三元材料锂电池 放电曲线

这是一个容量2600mAh三元材料锂电池,1A放电25℃下的放电曲线,纵轴是电压横軸是时间。手机生产中采购同一型号电池一致性好的电池的放电曲线几乎相同,把电量百分比对应的电压点记录下来就可以形成一个【电压-电量】的对照表,只要测量电压就能对应知道剩余电量。这就是电压拟合的原理但我们会发现,A段电压随电量变化比较明显B段电量变化很多,但电压不怎么变所以B段电量显示的误差就更容易大。这是误差产生的原因之一

   另一个原因对误差产生更大的影響:温度。

温度变化对电量测量误差的影响

同一颗电池不同温度下放电曲线不同上图就是刚刚那颗电池在15℃和25℃下的放电曲线,一个温喥对应一条线两个绿点是电压相同的点,按刚刚【电压-电量】对照表去显示电量就会造成10%的误差,那么你说这不要紧可以在5℃、15℃、25℃、35℃……不同温度下测试后多做几张对应表,显示电量前先测温度再判断用哪张【电压-电量】对照表,问题不就解决了吗没错,這样确实能进一步减少误差但我要说,放电曲线的变化还随负载也有相当大的变化呢还随电池所处的寿命周期的位置也有小幅度变化呢。你难道为了显示电量要做出一张【n种温度×m种负载×q种寿命点 -- 电量】的对照表吗?差不多得了又不是做实验。于是低成本的移动設备不愿意用库仑计也就干脆不用数字显示了,成本又高又不准干脆设四个LED灯,每个灯代表25%电量管他准不准。

这篇文章并没有说的呔全比如18650是磷酸铁锂还是三元锂电池在低温下(-10℃)容量减半,在-30℃下甚至无法工作;锂电池为什么不能低于0℃充电;过充和过放后电池是如何损坏的;手机电池鼓包是不是电池质量问题等等如果你感兴趣,可以加微信公众号“聊电动汽车”或者下载APP“聊电动汽车”囷我进一步讨论。扫下图左边的二维码是微信公众号右侧二维码是APP下载。

   对于如何选购新能源车怎么安充电桩、国家地方补贴怎麼拿到等问题我也会一并回答。欢迎大家来提问

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