新能源汽车开始逐渐替代燃油汽车,成为消费者的新宠,新能源汽车实际上就是电动汽车,不管是手机等电子设备上的锂电池还是的动力电池,其原理都是一样的。
锂离子电池主要由正极(含锂化合物),负极(碳素材料),电解液,隔膜四个部分组成。电池就是靠锂离子来回穿过这层隔膜完成充电放电的。
在充电时,正极上锂原子电离成锂离子和电子(脱嵌),锂离子经过电解液运动到负极,得到电子,被还原成锂原子嵌入到碳层的微孔中(插入);电池放电时,嵌在负极碳层中的锂原子,失去电子(脱插)成为锂离子,通过电解液,又运动回正极(嵌入)。
由此可见,有效锂离子的数量直接决定了电池的电量。
在多次充电后,一小部分“积劳成疾”的锂离子会失去活性,变成“沉积的锂离子”,并在电池内部形成一种电绝缘外壳。这个外壳越厚,电池的性能就越差。另外在放电时,也有一部分锂离子会被消耗以此补充交换膜的损坏。因此,在使用过程中,能够坚持工作的锂离子数量必然会越来越少,其外在表现便是电池衰减,续航里程下降。一般来说,当动力电池的衰减达到20%的时候,便不适合继续使用了。
目前电动汽车的动力电池主要有两种,即三元锂电池和磷酸铁锂电池,前者的能量密度更高,体积小重量轻然而衰减速度较快,大概800-1200次完全充电循环,就会衰减20%;后者的能量密度较低,相比之下体积和重量不占优势,但衰减速度较慢,大概2000次才衰减20%。按照电池正常衰减速度来看,达到更换标准的行驶里程要在24万-36万公里之间。
针对动力电池衰减的特点,国家和车企也有相应的质保规定,一般是以8年/15万公里为节点,在此范围内衰减超过20%厂家将对电池进行免费更换——虽然有此规定,但电池的检测、是否人为损坏等判断标准在实施过程中却不好把握。
此外,还有一组有意思的数据:动力电池往往在使用的第一年衰减最大,有些甚至能够达到8%左右,随后的2-3年将会衰减4%,5-6年将逐年衰减1%。