手機、筆記本、電動車皆中招……電池到底為什麼會越用容量越小?

作者:肖魚;轉載請帶以上信息視為自動授權

即使在國家大力推廣新能源車的今天,你開着一輛綠牌車走進二手車市場,依然會成為車販子們眼中的不速之客,沒人想收你的車。燃油車都是算3年保值率,很多口碑好的車型,保值率能達到74%以上,而新能源是算1年保值率,能有50%,都算謝天謝地了。

手機、筆記本、電動車皆中招……電池到底為什麼會越用容量越小?

新能源車保值率不行,有很大一部分原因是,人人都知道,動力電池並非一個耐用品,不管車企如何保質保修,都無法改變一個事實——動力電池的容量會隨着你的使用而不斷衰減。這個規律大家都懂,新能源車沒買過,手機總用過吧?筆記本總用過吧?無線耳機總用過吧?但凡是可以充電的玩意,它的電池容量就一定會衰竭,像手機,你高強度使用一年,容量基本上就剩個80%了。

在電子產品構築的世界裏,我們坦然接受了電池衰竭這個現象,但是很少有人去想,為什麼會產生這個現象,今天懂哥就來和大家聊聊。

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我們今天所使用的的充電電池,大多屬於鋰電池。鋰,是一種極其活躍和不穩定的金屬。鋰原子本身攜帶電子,它非常容易失去這個電子,然後變成一個鋰離子。為了方便大家理解,我們可以簡單總結為,鋰原子-電=鋰離子,鋰離子+電=鋰原子。

鋰電池,就是靠着鋰原子和鋰離子的轉換,來儲存和輸出電能,充滿電時,電池中就全部是鋰原子的,當電放空時,電池中就全部是鋰離子,隨後你再充電,鋰離子得到了電,再度變為鋰原子,如此往復循環。

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作為充放電的核心,電池中必須有足夠多的鋰離子,才能維持正常容量,否則就會產生容量衰減。從理論上説,電池內部是個封閉環境,鋰離子不可能憑空消失,但是由於各種預料之外的化學反應,鋰離子可能就失去充放電的能力,變成所謂的“死鋰”。目前學界對於“死鋰”產生的具體原理,研究還不夠充分,但是目前已經可以確定,有以下幾種不當使用方式,會加快“死鋰”的產生。

第一種就是,常年在謠言和真相間反覆橫跳的快充操作,網上很多文章,一會兒説對容量衰減影響很小,一會兒説負面影響很大,把大家都説迷糊了。其實後一種説法是對的,當車輛進行快充的時候,巨大的電流促使大量鋰離子衝向電池負極,而負極的尺寸是有限的,無法接納如此多的鋰離子在此吸收電,所以有部分鋰離子會沉積下來,成為“死鋰”。這就像老闆招工,急急忙忙帶了100個年輕人到公司,然後告訴他們只有90個崗位,沒被選上的10個人就自暴自棄了。

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第二種則是,低温/高温充電。鋰電池雖然號稱可以適應極寒和高温氣候,但它最理想的工作温度其實是20℃到40℃,在這個温度區域之外。鋰離子和鋰原子的活性都會改變,使轉換進程受到影響,如果這時候充電,就會產生更多“死鋰”。

除此之外,過度充電、過度放電、工藝不良導致的負極表面不平整、充電循環次數過多,也都會製造“死鋰”。

在新能源車的使用過程中,這些坑我們幾乎是無法避免的,就拿低温來説,北方冬天能冷到-20℃,我們總不能在北方掛十個太陽加温吧?就算使用習慣和環境再好,循環次數過多,一樣會在電池內積累“死鋰”。所以只要你在用,鋰電池就一定會衰減,使用環境和習慣,只是決定了它容量衰減的速度罷了。可能有的人會説,磷酸鐵鋰電池不是比三元鋰更耐損耗嗎?但你要想到,磷酸鐵鋰的能量密度和容量都更小,即使有更多的充放電次數上限,實際上你可以使用的里程也沒有差多少,半斤對八兩而已。

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“死鋰”帶來的最大危害,還不是容量衰竭,畢竟這只是要你的錢,伴隨“死鋰”產生鋰枝晶,是真正的致命殺手。在對鋰電池的觀察中,學者們發現,有些被損耗的電池內形成了如同樹枝狀的微小鋰晶體,這些晶體隨着電池的進一步損耗,還會不斷生長,就像真正的樹一樣。當長到一定的高度時,鋰枝晶會刺破電池的內部結構,導致電池直接短路,隨後過熱。而一塊電池產生熱失控,會不可避免地波及其它電池,最終導致整個電池組迅速自燃,釀成一場大禍。

手機、筆記本、電動車皆中招……電池到底為什麼會越用容量越小?

新能源車剛剛普及的時候,很多人誤以為,電池是在充放電或者遭遇高温時,才會自燃。但是越來越多的現實案例告訴我們,新能源車在完全靜置的時候,也有可能給自燃,然後大家百思不得其解。鋰枝晶的發現,就很好地解釋了這一現象。

手機、筆記本、電動車皆中招……電池到底為什麼會越用容量越小?

目前整個科學界都沒有什麼很好的手段,去解決“死鋰”和鋰枝晶,大部分應對方式還停留在理論或者實驗階段,論文是有很多的篇,但能產生實際效果的寥寥無幾。也有部分科學家認為,鋰電池壓根就不是最佳解決方案,我們只是走了一條錯誤路線,然後不斷付出精力去修補,所以應該放棄改進鋰電池,集中精力開發全新的電池。

這也就意味着,短時間內我們只能靠着良好的使用習慣,儘可能延長電池壽命、降低自燃風險,俗稱“當爹供着”。

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