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解決電池充電問題。鋰離子電池在低温環境下的充電和放電均大幅度被抑制。一是提高電池充電時的工作温度。
“有點後悔買電動汽車了”“哪怕是有一輛破油車，我都要換掉”……這個冬季，寒冷的不只天氣，還有電動汽車車主的心。
作為電池領域的科研人員，南京大學現代工程與應用科學學院教授周豪慎對此並不驚訝。他告訴《中國科學報》，鋰離子電池在低温環境下的充電和放電均大幅度被抑制，能量存儲和釋放能力均被削減，導致冬天電池性能可能下降甚至無法正常工作。
給電池“披件棉襖”？
家住北京的劉明（化名）從家到單位有8公里，為了上下班方便就買了電動汽車，“這是第一次過冬。”受前段時間寒潮影響，北京最低氣温-19.6℃，是1966年之後的氣温最低值。
在這種温度下，劉明和愛車都經受了考驗。“啓動車時，顯示電量還有130公里，可還沒行駛5公里，電量已經下降一半。”越走電量下降越快，劉明非常着急，最終不得不關掉車內空調，忍受着刺骨的寒冷，四處尋找充電樁。
購買電動汽車僅8個多月的張弛（化名）也遇到了同樣的問題。“從公司到家是25公里，顯示消耗75公里。前幾天顯示里程和實際里程還是1.6倍的差距，現在都到了3倍。”
上述情況並非個例。“尤其純電驅動的新能源車，在寒冷天氣下電池容量明顯變小，正常行駛情況下續航里程變短。”東南大學機械工程學院副院長殷國棟經常被問及類似問題，“雖然這些都發生在極端環境下，但也跟當前電池本身的性能和整個車輛的能量管理不完善有關。”
周豪慎表示，就鋰離子電池本身缺陷而言，目前學界正研究給電池外添加一套温控體系，即使外界的環境温度很低，但電池工作温度控制在常温下，就能最大限度地保障續航。這就好比給電池“穿件棉襖”。
然而，相對精準地調控電池工作温度並不是件易事。殷國棟向《中國科學報》介紹，由於電池本身對散熱有一定要求，如何合理佈置加熱片或加熱管路，與電池散熱達到平衡，是目前電池熱管理研究的重點。
充電也“怕冷”
低温環境下，充電效率低也是問題之一。“在秋天，90分鐘就能充滿，但現在充了快20分鐘，還沒到1%。”
周豪慎解釋説，低温工作環境下，鋰離子在電解液和電極上的擴散均大幅度變慢。也就是説，鋰離子電池電解液黏度變大、電導率下降，甚至出現電解液凝固，這些均影響鋰離子電池的低温表現。對此，研究人員正在優化電池內部電極和電解液成分。
在他看來，目前主要有兩類解決方法：一是提高電池充電時的工作温度，如提高環境温度或轉移至常温區充電，這樣能有效縮短充電時間；二是從根本上優化電池內部結構，使用更先進的電解液和電極，即使在低温下也能快速充放電，從根本上解決充電慢的問題。
此外，就“掉電時快時慢，尤其越到最後掉電越快”的問題，殷國棟分析，主要是電池的荷電狀態（SOC）估算不準導致的。
他解釋，當電池實際剩餘容量較多時，不準的SOC對車輛影響較小。但當電量消耗了一半以後，不準的SOC可能會導致車輛電量耗盡，這時需要對SOC進行修正。
“手機和電腦使用的也是鋰離子電池體系，雖然電極材料和電解液有所區別，但工作原理是一樣的。”周豪慎進一步分析，電量主要存儲在較平穩的放電區間，到末期，一般電壓變化大，而貢獻的電量卻很少，這也解釋了為何越到最後掉電越快。
諸多問題待解決
雖然劉明焦急地四處尋找充電樁，但令他惱火的是，找到的充電樁不是壞了就是沒車位，最後好不容易找到一個。“不知道是信號不好還是怎麼的，支付碼掃不出來。零下十幾度，我站在風裏搗鼓了十多分鐘，手快凍掉了。”
他一邊給愛車充電一邊想着當初為什麼要買電動汽車，“總覺得這麼多年電動汽車已經進入了一個穩定期，現在有點後悔買了”。
“我國新能源汽車發展已經進入相對穩定階段了。”在殷國棟看來，還應繼續加大對動力電池、驅動、全線控轉向等新能源車關鍵部件的研發力度。
周豪慎也表示，電動汽車要想提高市場佔有率，接下來要做好以下工作：解決安全問題，電動汽車的安全問題仍是其發展瓶頸之一；解決里程焦慮，電動汽車續航仍需改進；解決電池充電問題，能保證電池在安全情況下儘量提高充電速度；充電樁等配套設施要跟進。
“還要與汽車智能化和網聯化趨勢結合，以新能源車為載體，大力發展人工智能、無人駕駛與智能網聯技術的研究和應用。”殷國棟説。
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