預測未來實在太難,從2010年國家決定大力發展新能源開始,直到12年補貼即將退市的今天,電池儲能能力和壽命依然是使用者、車企乃至一大批科研工作者頭痛不已的關鍵,這點已經成為常識。
當然,另一個常識的是,電池的各種短板會隨著溫度的降低逐漸凸顯,北方使用者對此應該是感受頗深。
不過面對此情此景,應該在此時站出來承擔使用者痛點的車企這時候似乎與天氣站在了一邊,沒有解決問題就罷了,反而是“鎖電”讓續航再度衰減。如此做法,究竟目的何為呢?
“鎖電”,是啥?
所謂的“鎖電”,直白點說其實是透過BMS電池管理系統提高電池停止能量輸出閾值的一種手段,當然部分廠家也會降低電池停止充電閾值的手段加深鎖電的效果。
需要指明的是,上面提及的閾值大多是BMS中真實SOC(電池剩餘電量),顯示在儀表上的範圍還是從0-100%,當然,這個數字從根本上來說參考意義已經沒之前那麼明顯。
“鎖電”這種操作造成的最直接影響,就是實際續航的嚴重衰減。
就比如在各大投訴平臺和論壇裡鬧得沸沸揚揚的威馬EX5鎖電維權事件,經過4S店維護或者OTA升級BMS程式之後,部分使用者發現原來可以正常行駛350km的EX5,相同駕駛場景下續航縮水至260km。
究其根本,造成續航縮水的原因就是威馬方面透過對BMS內部充電和放電SOC限值“上壓下抬”的手段讓電池容量降低5kWh,也正是因此讓其終端使用者多方投訴和維權。
當然,威馬只是例子之一,特斯拉、廣汽Aion、榮威等品牌都有涉及。
電池“鎖電”,是為幾何?
有一點需要明確的是,在不少案例中“鎖電”這一操作車企也是有苦說不出,沒有一家品牌想看到這種事情的發生。
而有苦說不出的最根本原因還是出在鋰電池本身上,不管是充電還是放電,在低溫下超限都是對電池本身不可逆的損害。
先來說說充電,不管是NCM三元、LFP磷酸鐵鋰還是LCO鈷酸鋰,充電這一過程的本質是鋰Li+從正極晶格出來穿過電解液隔膜到負極,嵌入石墨層間。
而在低溫環境下,分子運動能力下降,電化學反應速度以及物質傳輸都會減慢。
於是因為太慢的鋰離子/原子傳輸,會有大量的鋰堆積在電極與電解液介面,擠不進石墨層裡就會直接在負極表面得到電子變成金屬鋰,堆積成鋰枝晶,極易造成隔膜破裂,從而引發短路和火災。
而在低溫放電過程中,如果放電深度過於“深邃”,同樣是因為分子運動能力下降,Li+擠在正極晶格表面,在堆積之後頂端的鋰失去了與負極的連線,成為“死鋰”之後就是容量的永久損失。
除此之外,冬季電池的過放電還會造成SEI膜(鈍化層)的增厚、電極材料區域性晶格被破壞、電解液的極化分解等,這些同樣是讓壽命和容量永久衰減的關鍵。
考慮到這裡,廠家的鎖電操作就不難理解了。
在新車上市時,透過放寬閾值的限制提升續航,讓更多的消費者為之青睞。
而在冬季為了保證安全同樣也是品牌口碑,不得不採取“鎖電”這一操作,這就是整個過程的前因後果。
就只能“鎖電”嗎?
對於已經被“鎖電”的使用者來說,自己的利益被侵害已經成為一種頗為無奈的事實,基本沒有化解的可能,並不是讓廠家開放容量限制這麼簡單就完事了,畢竟用SOC保護閾值放開換安全係數的降低以及壽命永久縮減怎麼看都不太划算。
想要徹底根除新能源市場上所有的“鎖電”操作,還是要把期待放在下一代電池技術上。
根據上面一段的分析,想要完成電池在低溫環境下的效能進化,以下幾點是很必要的:
-保證Li+在電解質或活性物質中的理想擴散係數;
-電介質的低溫高離子電導率;
-薄、緻密、理想的SEI膜。
能夠同時實現以上要求的現在來看,可能只有全固態薄膜的應用,蔚來已經發布的“半固態電池”以及CATL的“鈉離子電池”只能算是對電池低溫效能衰減的一種緩解而非根除,這點還是要有一定概念的。
另外最後需要點明的是,在當下這個時間節點,一臺合格的純電動汽車在冬季最恰當的做法是透過優秀的熱管理系統去緩解電池的各種問題而並非簡單粗暴地鎖電。
不管是低成本的PTC還是高成本的熱泵都可以,起碼要比鎖電讓續航大程度縮水好很多。
寫在最後
這篇接近“科普”性質的文章真實目的並不是對電驅動的否定,恰好是對電驅動在未來發展的一種展望。如果當前電池的能量密度以及低溫效能足以做到完美,那早就沒有傳統燃油動力以及未來相對模糊的氫燃料電池什麼事了。因此,在瞭解了鋰電池的根本特性以及“鎖電”風波之後,期待真正“無痛化”純電動汽車時代的到來。