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消费者常问能用多少年,谈谈动力电池的寿命和质保期

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电池寿命要求在不同地区、国家因法规不同而不同,各个OEM对寿命的要求和验证方式也有所差异。

例如,整车要求有的是8年/12万公里,有的是10年/24万公里,或者其他。国标GB/T要求500次循环放电容量保持率90%、1000次循环保持率80%,国标里面提供了工况循环的测试步骤,不过目前使用率不高,也不作为认证要求。

在采集到具体路况数据和掌握电池寿命预测之前,连续的充放电方法也是电池供应商最常用的、可以提供给OEM作参考的寿命,这是最简单的反映电池寿命的一种表现形式,另外从电池质保期也可以反映出电池的寿命信息。笔者收集了一些电池寿命和质保数据供交流。

科德宝(FREUDENBERG)在刚过去的9月份北美底特律电池展上报道了一组寿命数据,采用自家的陶瓷隔膜系列FS3002-23、FS3005-25、FS3006-25。展示的数据是软包pouchcell的数据,容量8.9Ah,正负极材料为NMC和石墨,电解液为BASF的LP30+3%VC,电池是在KIT的COMPETENCEE项目平台试验线生产的,电压范围3-4.2V,2C/3C、100%DOD充放循环。在80%放电容量保持率时,循环次数基本都可以在3000次左右。如果将容量保持率定在75%,则循环次数趋势看,都可以保持在4000次循环以上。

在现有的正、负极材料体系中,单纯追求循环寿命次数、快速充放电的话,LFP和LTO是当仁不让的。K.Zaghib、A.Mauger、C.M.Julien一帮电池材料大咔早些年就报告了超常的LFP/LTO寿命数据(Journalof Power Sources 196 (2011) 3949-3954),看一下他们的数据。EC-DEC-1M LiPF6,18650电池,910mAh,LFP电压平台3.4V左右,LTO在1.5V左右,全电池电压平台只有1.9V左右。10C/5C、100%DOD循环20000次几乎没有明显衰减,15C/5C、100%DOD循环30000次衰减仅为9%。可惜这个体系的电压实在太低了,天生的缺陷。

看一下同样采用LTO材料的东芝SCiB电池,以10Ah、20Ah的数据为例,基于LTO的循环寿命数据的确是异常有吸引力,适用于超高赔率和长循环寿命,其中10Ah电池容量20000次后还保持在90%以上,20Ah电池容量15000次后还保持在85%左右。其中20Ah构成的2P12S模块循环寿命也在15000次以上。

下图是A123的圆柱电池26650的循环数据,1C/1C、100%DOD,20000次循环后容量保持率65%左右。

下表是统计的2016年北美市场在售电动汽PHEV和BEV的电池质保。其中,9款BEV和7款PHEV的电池质保是8年/16万公里,另外有三家OEM提供了10年质保。电池质保最短的是Volvo和Porsche,不超过7年。加州地区对PartialZero Emission Vehicle (PZEV)有强制的电池质保期,为10年/24万公里。

Blomgren Consulting Services在ECS[164 (1) A5019-A5025(2017)]公布了北美地区在售PHEV和BEV的电池材料信息和供应商信息,这些信息对于电池benchmarking还是比较有用的,见下表。绝大部分都是基于NMC/C的电池体系,少数是NCA、LMO、LTO材料,只有一款A123的LFP。这些车型在北美地区销售,使需要满足北美地区的电池质保要求的。另外可以看到,北美地区电池市场全部被日韩电池占领。其中,A123被中国万向集团收购了,希望能在中国焕发新的生机。

下图是USABC关于PHEV的电池目标,其中电池寿命部分,CD模式寿命目标在5000次循环,CS模式下目标是30万次循环。

电池寿命是一个很有意思的话题,普通消费者通常会问这个电池能用多少年。但是对于电池设计人员来讲,这是一个比较难以直接精确回答的问题。每个用户的用车习惯、用户所在地区的温度气候都千差万别,通常寿命设计时需要基于一定的使用环境和温度气候假设、或者基于采集的历史数据进行处理,同时还要结合整车控制系统进行考虑。

来源:第一电动网

作者:129Lab

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