百萬新車迎來冬季續(xù)航考驗(yàn)，冬季路試?yán)m(xù)航下降24%。2018年全國完成新能源乘用車銷售100.8萬輛，同比上升89%;2019年1-二月完成銷售14.3萬輛，同比上升134%;但冬季道路實(shí)驗(yàn)顯示8款車型的均勻續(xù)航里程下降24%，探測蘊(yùn)含的鈷酸鋰、三元鋰與磷酸鐵鋰均未出現(xiàn)分明的抗低溫優(yōu)點(diǎn)，低溫?zé)峁芾韺硎袌鰸摿薮蟆?/p>

高溫?zé)峁芾硪咽苤匾?，低溫?zé)峁芾砑夹g(shù)路線更多。由于夏季的40多起電池自燃事件，眾多廠商已開始重視高溫?zé)峁芾?，而低溫?zé)峁芾頋摿t仍有待開發(fā)，僅有少數(shù)廠家為電池配備了電加熱系統(tǒng);冬季續(xù)航是整車廠商乘用體驗(yàn)的核心指標(biāo)，電池的低溫性能則是電池廠商的核心競爭力，每一次冬季低續(xù)航的陣痛都將促使廠商加速低溫?zé)峁芾淼臐B透，將來市場潛力巨大。

低溫下電化學(xué)反應(yīng)不活躍是電池冬季電量降低的緊要原由。環(huán)境溫度過低時(shí)，電解液黏度增大甚至部分凝固，使得鋰離子脫嵌運(yùn)動(dòng)受阻，電導(dǎo)率降低，最終引起了容量減少。低溫下使用鋰離子電池也易因鋰晶枝生長而對電池造成不可逆的容量損傷，并形成潛在危險(xiǎn)。與NCA、磷酸鐵鋰比較，國內(nèi)緊要的電池發(fā)展方向NCM811低溫性能相對較強(qiáng)，高鎳趨勢有助于減緩冬季低電量的現(xiàn)象。

研發(fā)低溫電池是處理冬季續(xù)航下降較為根本的辦法，高效熱管理是當(dāng)前最可行的冬季續(xù)航管理方法。目前低溫電池緊要方向有電解液改性與全天候電池，混合型電解液可以綜合各類電解液優(yōu)點(diǎn)加強(qiáng)鋰離子電池低溫性能，全天候電池技術(shù)被寶馬認(rèn)可有機(jī)會(huì)引領(lǐng)市場。當(dāng)前液冷熱管理技術(shù)滲透率相比于去年已獲得較大提升，可通過反向加熱冷卻液來便捷實(shí)現(xiàn)低溫?zé)峁芾恚壳笆袌鲆延斜姸嘬囆蛯?shí)現(xiàn)了低溫加熱功能。

一、冬季電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航縮減多少?

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

點(diǎn)擊詳情

–24%

百萬新車迎來冬季續(xù)航考驗(yàn)，低溫?zé)峁芾泶笥锌蔀椤?/p>

2018年全年全國完成新能源乘用車銷售100.8萬輛，同比上升89%;2019年1-二月完成銷售14.3萬輛，同比上升134%。但新能源車在冬季，尤其在高寒的東北地區(qū)電動(dòng)汽車實(shí)際續(xù)航里程已經(jīng)出現(xiàn)分明下降，對用戶使用造成了嚴(yán)重影響。以幾款典型新能源汽車為例，一些冬季道路實(shí)驗(yàn)顯示這些車型的均勻續(xù)航里程下降24%，探測蘊(yùn)含的鈷酸鋰、三元鋰與磷酸鐵鋰均未出現(xiàn)分明的抗低溫優(yōu)點(diǎn)。

由于去年夏季的40多起電池自燃事件，眾多廠商已開始重視高溫?zé)峁芾恚蜏責(zé)峁芾頋摿t仍有待開發(fā)，僅有少數(shù)廠家為電池配備了電加熱系統(tǒng)。冬季續(xù)航是整車廠商乘用體驗(yàn)的核心指標(biāo)，電池的低溫性能則是電池廠商的核心競爭力，我們認(rèn)為每一次冬季低續(xù)航的陣痛都將促使廠商加速低溫?zé)峁芾淼臐B透，將來市場潛力巨大。

電池試驗(yàn)聲明溫度越低，電池可用容量越低。以松下NCR18650A為例，在電池試驗(yàn)中-10℃下電池容量相比25℃將下降約20%，且均勻電壓遠(yuǎn)低于常溫下，電池對外做功能力分明衰減。而以某磷酸鐵鋰離子電池為例，-15℃下電池內(nèi)阻是15℃下的4-5倍，表征電解液導(dǎo)電能力下降嚴(yán)重。

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備

點(diǎn)擊詳情

冬季車內(nèi)加熱設(shè)備的使用加大續(xù)航損耗。

目前PTC加熱器是電動(dòng)汽車暖風(fēng)空調(diào)的緊要熱源，相比于電熱絲加熱能量轉(zhuǎn)化效率已從70%上升至98%，但將高品位的電能筆直轉(zhuǎn)化為低品位的熱能，能量浪費(fèi)仍舊巨大。蔚來汽車為ES8配備了前5.5kw后3.7kw等2個(gè)PTC加熱器，即在始終開啟的狀態(tài)下僅暖風(fēng)空調(diào)每小時(shí)將消耗近50公里續(xù)航，倘若再考慮電池本身的劣化，355公里的續(xù)航只能完成一半。

理論測算加熱功耗嚴(yán)重制約續(xù)航里程。以當(dāng)前主流的300km配備35kwh電池的車型為例，可獲得加熱功耗與里程關(guān)系曲線，若要保證75%的續(xù)航保持率，車內(nèi)均勻加熱功耗要控制于1-1.5kw。但電熱轉(zhuǎn)換效率最多為1，PTC加熱器的效率已非常接近，因此要尋找例如熱泵空調(diào)等轉(zhuǎn)化效率沖破電熱瓶頸的技術(shù)。

二、鋰離子電池冬季電量減少的原由–低溫電化學(xué)反應(yīng)不活躍

低溫下電化學(xué)反應(yīng)不活躍是電池冬季續(xù)航降低的緊要原由。鋰離子電池是一種典型的“搖椅電池”，其充電時(shí)，鋰離子從正極脫嵌穿越隔膜進(jìn)入負(fù)極，使得負(fù)極呈富鋰狀態(tài)，正極呈貧鋰狀態(tài)，同時(shí)碳負(fù)極通過外電路獲得補(bǔ)償電荷，放電時(shí)則相反。環(huán)境溫度過低時(shí)，電解液黏度增大甚至部分凝固，使得鋰離子脫嵌運(yùn)動(dòng)受阻，電導(dǎo)率降低，最終引起了容量減少。

低溫下使用鋰離子電池易造成不可逆的容量損傷和潛在危險(xiǎn)。鋰離子的溶解性在低溫時(shí)會(huì)顯著降低，易析出沉積形成鋰晶枝，生長到一定程度時(shí)有可能會(huì)刺穿隔膜造成電池短路，形成潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。且此時(shí)電池負(fù)極動(dòng)力學(xué)條件較差，固態(tài)電解質(zhì)界面(SEI)厚度會(huì)新增，將不可逆地繼續(xù)妨礙離子流動(dòng)，造成有效容量衰減。

各類正極材料的抗低溫能力均不相同，NCM811電池相對抗凍。研究發(fā)今朝-20℃下電池的容量保持率均有下降，總體上NCM與NCA材料抗低溫性能相近，NCM811比NCA稍高，但兩者均分明優(yōu)于磷酸鐵鋰離子電池。當(dāng)前國內(nèi)的電池向NCM811發(fā)展的趨勢有助于減緩冬季低電量的現(xiàn)象，但仍要低溫?zé)峁芾韥碜岆姵毓ぷ髟谧罴逊秶?/p>

三、低溫續(xù)航下方法–高效熱管理

耐低溫電池的研發(fā)是處理冬季續(xù)航下降較為根本的方法，緊要方向有改性電解液與全天候電池，但當(dāng)前仍在試驗(yàn)階段。

采用混合鋰鹽、溶劑與添加劑獲得綜合性能較強(qiáng)的低溫電解液是獲得低溫鋰離子電池的緊要手段。電解液是電池抗低溫能力最緊要的因素之一，當(dāng)前研究聲明將不同的鋰鹽、溶劑與添加劑這三種組分按特定比例混合可以達(dá)到綜合最優(yōu)的效果。例如在溶劑方面，傳統(tǒng)溶劑EC介電常數(shù)高、成膜性好，但因其熔點(diǎn)高、黏度大，而低熔點(diǎn)(-48℃)的PC溶劑可有效地防止電解液體系在低溫下發(fā)生凝固，調(diào)整兩者配比可降低體系粘度，獲得綜合兩者優(yōu)勢的抗低溫溶劑。

全天候電池是將來電池的可選項(xiàng)。在2016年美國ECPower公司和賓夕法尼亞州立大學(xué)的華人團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)研發(fā)出可在低溫條件下使用的鋰離子電池，通過在內(nèi)部加入電熱鎳箔經(jīng)過電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)低溫自動(dòng)加熱，可在25秒內(nèi)將電池溫度從-20℃升至0℃并維持穩(wěn)定。這種全氣候電池為方形，添加成本每千瓦時(shí)少于1元，附加重量不超越1.5%，-20℃下的容量衰減僅為一般電池的一半。寶馬18年一月宣布與ECPower簽訂專利協(xié)議，極有可能將該項(xiàng)技術(shù)使用于將來的寶馬純電動(dòng)汽車型。我們認(rèn)為帶自加熱功能的全天候電池是將來的可選項(xiàng)之一，但可靠性、加熱耗電量與電路控制仍是要處理的問題。

高效熱管理是當(dāng)前最可行的冬季續(xù)航管理方法

低溫下電池加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜工程。若僅從最大續(xù)航角度考慮，電池加熱系統(tǒng)為保持電池在特定溫度下的自身能耗存在最優(yōu)解，但從電池安全角度，在0℃以下均要采取電池加熱系統(tǒng)以盡量延長電池壽命。此外采用電池加熱勢必要在電池包中填入保溫材料，但這與高溫?zé)峁芾淼男枨蟊车蓝Y，因此熱管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要綜合考慮各類因素。

電池加熱系統(tǒng)有多種方法，液冷加熱系統(tǒng)可行性最高。目前電池加熱系統(tǒng)有PTC加熱、電熱膜加熱、相變加熱、冷卻液加熱、熱管加熱、交流加熱等多種實(shí)現(xiàn)方式。特斯拉2017年底在OTA系統(tǒng)中升級了電池預(yù)熱功能，其專利中顯示采取了多種加熱策略，可以在不同工作狀態(tài)、不同加熱媒介、不同熱量來源下進(jìn)行全天候電池?zé)峁芾?。但從其拆解圖看，緊要的加熱辦法還是使用PTC加熱冷卻液，這也是目前的最合邏輯的選擇，可以同時(shí)處理高低溫?zé)峁芾淼拿埽瑫r(shí)改造較為便利，僅要在高溫液冷熱管理基礎(chǔ)上新增熱源即可。

已有眾多車型裝備低溫?zé)峁芾硐到y(tǒng)，電池液冷加熱系統(tǒng)成主打賣點(diǎn)。目前大多數(shù)新能源汽車都已裝備電池加熱系統(tǒng)，但基于PTC的暖風(fēng)加熱系統(tǒng)效率較低。除特斯拉以外，威馬EX5、傳祺GE3以及銷量前十的車型中裝備液冷系統(tǒng)的車型均裝備了基于電池冷卻液加熱系統(tǒng)，已經(jīng)成為緊要的產(chǎn)品賣點(diǎn)，隨液冷系統(tǒng)滲透率的提升，冷卻液加熱功能也將繼續(xù)滲透。

熱泵空調(diào)可在冬季高效節(jié)能。熱泵制熱時(shí)的實(shí)際COP可以達(dá)到2-4，即相同能耗下萌生的熱量是PTC的2-4倍。目前國內(nèi)已有榮威Ei5與MARVELX裝備了熱泵空調(diào)系統(tǒng)，可保證冬季高效制熱。以續(xù)航300km帶電35kw的典型電動(dòng)汽車型為例進(jìn)行測算，PTC、熱泵空調(diào)以及兩者組合的方式所形成的3種方法中僅使用熱泵空調(diào)相比于僅使用PTC加熱可新增14%的續(xù)航里程，節(jié)能效應(yīng)非常分明。