快充正在“殺死”你的電池！2.27萬(wàn)輛車數(shù)據(jù)揭秘電動(dòng)車的壽命陷阱

一項(xiàng)涉及2.27萬(wàn)輛電動(dòng)車的研究揭示了一個(gè)殘酷事實(shí)：快速充電的便捷背后，是電池健康度的加速流失。

最近，一項(xiàng)規(guī)模龐大的研究結(jié)果在汽車行業(yè)內(nèi)引起了廣泛關(guān)注。地理信息與車聯(lián)網(wǎng)公司Geotab對(duì)超過(guò)2.27萬(wàn)輛電動(dòng)車進(jìn)行了長(zhǎng)期追蹤分析。

這些車輛涵蓋21個(gè)不同車型，從日常通勤的家用轎車到商用配送車輛，提供了極具代表性的數(shù)據(jù)樣本。研究結(jié)論讓不少電動(dòng)車車主心頭一緊。

研究人員發(fā)現(xiàn)，頻繁使用功率超過(guò)100千瓦的超快充電樁，會(huì)讓電動(dòng)車動(dòng)力電池的老化速度幾乎翻倍。 這是首次有如此大規(guī)模的實(shí)際使用數(shù)據(jù)證明這一關(guān)聯(lián)。

01 速度的代價(jià)

對(duì)于許多電動(dòng)車車主來(lái)說(shuō)，超快充電站就像是沙漠中的綠洲。當(dāng)電量告急時(shí)，能在二三十分鐘內(nèi)補(bǔ)充數(shù)百公里續(xù)航的能力，確實(shí)解決了電動(dòng)出行的最大痛點(diǎn)之一。

這種便利性也帶來(lái)了電動(dòng)車銷量的快速增長(zhǎng)。然而便利背后隱藏的代價(jià)，直到現(xiàn)在才被大規(guī)模數(shù)據(jù)所揭示。

Geotab的分析顯示，一輛典型電動(dòng)車每年電池可用容量的自然損失約為2.3%。這個(gè)數(shù)字本身并不令人意外，所有鋰離子電池都會(huì)隨時(shí)間逐漸失去容量。

但當(dāng)車輛頻繁使用直流超快充電時(shí)，情況就發(fā)生了變化。研究指出，如果超過(guò)12%的充電行為發(fā)生在100千瓦以上的高功率站點(diǎn)，電池老化曲線就會(huì)明顯變陡。

02 背后的科學(xué)

為什么超快充電會(huì)對(duì)電池造成更大傷害？答案隱藏在電池內(nèi)部的微觀世界中。當(dāng)充電功率超過(guò)100千瓦時(shí)，充電過(guò)程對(duì)電池單體來(lái)說(shuō)不再僅僅是“快速”，而是變得具有“電化學(xué)侵略性”。

在這種高功率下強(qiáng)行將電子“灌入”電池，會(huì)加劇所謂的“鋰析出”現(xiàn)象。也就是說(shuō)，部分鋰會(huì)以金屬形態(tài)沉積在負(fù)極表面，而不是以離子形式在電極內(nèi)部均勻擴(kuò)散。

這個(gè)過(guò)程有點(diǎn)像往一個(gè)已經(jīng)快滿的杯子里快速倒水，水會(huì)濺出來(lái)而不是平穩(wěn)地進(jìn)入杯子。長(zhǎng)期累積后，鋰析出會(huì)減少可參與電化學(xué)反應(yīng)的鋰離子數(shù)量，相當(dāng)于從結(jié)構(gòu)上壓縮了電池的可用容量。

03 兩種電池，不同命運(yùn)

目前市場(chǎng)上主流的兩大動(dòng)力電池體系——磷酸鐵鋰和三元鋰，在高功率充電壓力下表現(xiàn)出不同的耐受性。

研究表明，LFP電池在超快充壓力下的整體耐受性要好于NMC電池。這可能與它們不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性有關(guān)。

但這并不意味著磷酸鐵鋰電池就能完全免疫高功率充電的影響。無(wú)論采用哪種電芯化學(xué)體系，頻繁進(jìn)行高功率充電都會(huì)加速電池進(jìn)入容量下滑通道。

04 環(huán)境的挑戰(zhàn)

電池健康不僅受充電方式影響，環(huán)境因素同樣扮演著重要角色。研究發(fā)現(xiàn)，在平均氣溫高于25攝氏度的地區(qū)，電池每年的額外衰減可增加約0.4個(gè)百分點(diǎn)。

而在冰點(diǎn)以下嘗試進(jìn)行快充，則可能對(duì)電芯結(jié)構(gòu)造成永久性損傷。這也是為什么如今大多數(shù)電動(dòng)車都標(biāo)配電池預(yù)熱與溫控系統(tǒng)。

這些系統(tǒng)會(huì)在充電前將電池調(diào)整到更安全、更友好的溫度窗口，但這一過(guò)程本身也會(huì)消耗能量和時(shí)間。

05 數(shù)據(jù)揭示的使用規(guī)律

Geotab的縱向數(shù)據(jù)還顯示出一個(gè)有趣趨勢(shì)：許多電動(dòng)車電池在使用前期會(huì)經(jīng)歷一次比較明顯的容量下降，隨后年均衰減趨于穩(wěn)定，大約在1.4%左右。

這一現(xiàn)象從側(cè)面說(shuō)明，現(xiàn)代電動(dòng)車的電池管理系統(tǒng)在充放電范圍控制、熱管理和單體均衡方面，整體上發(fā)揮了應(yīng)有作用。

然而，用戶的使用習(xí)慣仍然是決定電池壽命的關(guān)鍵變量。那些經(jīng)常讓電量長(zhǎng)期低于20%，或者習(xí)慣性充到并停留在80%以上的電池組，衰減速度普遍更快。

06 車輛類型的差異

不同用途的車輛，電池衰減速度也不盡相同。研究發(fā)現(xiàn)，在多功能車與配送貨車等車型中，由于常年負(fù)載較重、工況更激烈，其平均年容量衰減約為2.7%。

這個(gè)數(shù)字明顯高于普通乘用車約2%的水平。不過(guò)，無(wú)論是家用轎車還是商用車輛，一個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)論在所有類別中都成立：充得越快、環(huán)境越熱，電池在長(zhǎng)期使用中“失去”的容量就越多。

07 先進(jìn)制造的視角

從先進(jìn)制造業(yè)的角度來(lái)看，這一研究結(jié)果對(duì)電池設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提出了更高要求。電池制造商需要在能量密度、充電速度和循環(huán)壽命之間找到更精細(xì)的平衡點(diǎn)。

當(dāng)前，一些制造商正在研發(fā)新的電池材料和結(jié)構(gòu)，試圖在不犧牲壽命的前提下提高充電速度。

例如，通過(guò)優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)、開(kāi)發(fā)新型電解質(zhì)材料，或者改進(jìn)電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，都是潛在的技術(shù)方向。制造業(yè)的進(jìn)步可能會(huì)在未來(lái)緩解這一矛盾，但目前來(lái)看，用戶習(xí)慣仍然是影響電池壽命的重要因素。

08 尋找平衡點(diǎn)

這項(xiàng)研究的目的并非要?jiǎng)褡柢囍魍耆艞壥褂酶咚俪潆娋W(wǎng)絡(luò)。對(duì)于長(zhǎng)途出行而言，快速補(bǔ)能的便利性仍是電動(dòng)出行模式得以成立的基礎(chǔ)之一。

研究報(bào)告更想傳遞的信號(hào)是：這種便利背后存在可量化的壽命代價(jià)。適度克制、減少不必要的超快充、避免極端溫度下高功率充電，并將日常補(bǔ)能更多交給中低功率方式，足以在多年用車周期內(nèi)為電池多爭(zhēng)取一部分健康余量。

對(duì)于那些主要在城市內(nèi)通勤、有固定停車位的車主來(lái)說(shuō)，將超快充留作應(yīng)急之需，而將家用慢充作為主要補(bǔ)能方式，可能是最理性的選擇。

這樣的充電策略不僅有利于延長(zhǎng)電池壽命，還能更均衡地利用電網(wǎng)資源，避免在高峰時(shí)段給電網(wǎng)帶來(lái)過(guò)大壓力。

研究人員建議，在日常通勤中，車主應(yīng)盡量將充電功率控制在較低水平，而將超快充留作長(zhǎng)途旅行時(shí)的應(yīng)急選擇。這樣既能享受電動(dòng)車的便利，又能最大限度地保護(hù)電池。

隨著電動(dòng)車市場(chǎng)的成熟，用戶教育將變得越來(lái)越重要。了解電池的基本特性，培養(yǎng)科學(xué)的充電習(xí)慣，對(duì)于確保電動(dòng)車長(zhǎng)期可靠運(yùn)行至關(guān)重要。

對(duì)于制造商而言，如何在電池技術(shù)和用戶界面設(shè)計(jì)上幫助用戶做出更明智的選擇，也將是未來(lái)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵之一。