电池有多娇贵？“冷了、吃撑了”会炸？

【卡车之家 原创】现如今，新能源车已经越来越多的进入到我们的视野中了。甚至在有一些场景，比如城配市场上，纯电动卡车甚至已经成为了主流。但对于纯电动卡车，很多卡友的认识还并不深。我们在之前也做过一些科普，比如《答疑:什么是永磁同步电机 电驱桥好吗？》。但关于电动卡车的电池，咱们聊的还不多。那么今天咱们就顺着一位卡友的提问，来聊聊电池的那些事。

其实车上用的电池有很多种，比如咱们最常见的铅酸电池，就是咱们柴油车上的启动电瓶，亦或者说是镍氢电池，就是丰田当年混动车“普锐斯”上面用的动力电池。以及锂电池等等。

一般来说，铅酸电池由于能量密度（可以理解为容量）太小，甚至不能完全放光，所以其最多的用处还是在老年代步车，或者是电动自行车上。对于汽车而言，哪怕是小轿车如果要是带自动启停功能，也要选择AGM蓄电池才行。想要了解AGM电池的，可以看看编辑部小吴的文章《夏天睡觉不再提心吊胆 AGM蓄电池很宝藏》。

而镍氢电池和镍镉电池同样能量密度不高，而且还有记忆效应，会导致其自身容量减小，所以也不太适合用在咱们的卡车上。所以，目前咱们的纯电动卡车，多数用的还是锂离子电池，而且磷酸铁锂电池比较多。但这里要注意一点，其实磷酸铁锂电池并不是能量密度最高的。

要说电池的好坏，就离不开一个词叫做“能量密度”，这个词我在前面就提到了。在百度百科能量密度词条里，其很精确的解释了这个词的含义：“单位体积内的包含的能量”而在咱们纯电动车里，能量密度就是每公斤电池能存多少瓦时的电。

电池的能量密度，分为单体能量密度和系统能量密度。单体能量密度指的是电芯的能量密度，而系统能量密度则指的是电池包的能量密度，二者的区别就在于包含不包含框架、外壳、散热等等系统部件。就比如这里，咱们单纯的对比电芯，就用单体能量密度就好了。

根据铁中锂电池定制商钜大锂电网站上的内容显示，一般来说，常见的磷酸铁锂电池，单体能量密度在90-120Wh/kg之间，小编经过查询发现，也有部分做得好的磷酸铁锂电池能量密度能到更高，甚至突破200。但在动辄200+Wh/kg，甚至直逼300Wh/kg的三元锂电，尤其是NCM811三元锂电池面前，它的表现还是有点不够看的。

那么为什么我们不用能量密度更高的三元锂电池，而用表现平平的磷酸铁锂电池呢？其原因主要有几方面：

1、性价比

众所周知，咱们卡车上面用的电池比轿车上面要多不少，轿车上基本上搭载个40度-60度之间的电池，就能推动车跑山四五百公里了。而卡车上，80-100度电也只够4米2跑上个一两百公里的。这么庞大的装机量，咱们就不得不考虑成本与售价了。三元锂电池在制造工艺、原材料成本上都要更高。

尤其是咱们常用的NCM电池（正极材料为镍钴锰，数字为其添加比例）中的钴元素价格自三元锂电池开始应用以来就持续走高。根据汽车之家数据显示，如果咱们国家在2018-2020年都以NCM523/622电池为主力军，以当时的销量来说，钴需求量最高可达3万吨，其需求增速能够超过50%，而这也将推动钴价格的猛涨。所以不需要钴的磷酸铁锂电池更加实惠，才是最好的选择。

2、耐用性

除了性价比问题之外，还有就是运营里程问题了。普通的家用轿车一年的行驶里程基本上在一万到两万公里之间，少数车辆行驶里程在三万公里左右。而这对于咱们卡车来说，简直就是歇业的工作状态。高频率的使用，必须要有一款能够经得起长时间使用的电池，而更耐充放，我们卡家小编曾进行过调查，发现磷酸铁锂电池的理论循环次数能够达到3500次以上，即使一天一充，咱们也能用将近十年。

以后，卡友们可别说电动车不耐用了，至于为什么你的车续航会快速下降，这个我们过两天详细的讲讲电池里面，平衡、均衡的门道。

3、安全性

此外，磷酸铁锂电池还具备更好的安全性，尤其是对于高温环境下，磷酸铁锂电池能够表现出更好的稳定性，对于装载一车货物的我们来说也更加能够保证咱们的人身与财产安全。而至于安全性，就是咱们今天重点要聊的问题了。

其实关于锂电池的安全性这件事，说简单也简单，说复杂也复杂。简单地说，如果排除外力的话，锂电池可能出现的问题常见的就是因为过热，引发的自燃甚至是爆炸。而说到其过热的原因，就很复杂了，比如内部短路，亦或者说在过充过放的情况下自己产生高温等等。而且，电池如果管理不好的话还可能会导致电池快速衰减。而在此之前，咱们先要弄明白锂电池充放电是怎么工作的。

这里，我们借用宁德时代钠离子电池发布会上的一张图来进行解释。充电时，电池正极的锂原子会分解成锂离子和电子，电子通过外电路来到负极，锂离子通过电池隔膜来到负极，在负极时锂离子与电子相遇，还原成锂原子。而放电则运动方向相反，所以电池的充放电咱们可以理解成一个锂离子在正负极之间流动的过程。

上面这张图是我在讲钠离子电池的时候画的，只不过里面的钠离子变成了锂离子而已，其实原理都是相同的。而充电放电的过程，其实就是锂离子在电池内的正负极材料中，不断嵌入、脱出的过程。正常情况下，每次充电锂离子都应该正常与正负极的材料融合在一起。实现充分的充放电，这就像是一杯水被两块海绵来回挤压，互相吸收一样。

而伴随着时间的流逝，咱们使用频率的增加，电池里面的活性物质会不断被溶解，电解液也会被分解，电极材料也会被腐蚀，慢慢的正负极材料的表面就会变形，或者被一些其他物质给糊住，这就有点像发动机进气口和DPF同时被堵住了，发动机就会又费油又没劲一样。

电池里面的正负极材料被糊住了，锂离子无法正常通过了，电池的的内阻就会变大，电池不能完全充放电，电池容量就会衰减。而这个现象，一般都是缓慢发生的。

而在电池的使用过程中，如果厂商电池配方不对，或者是车企设置的充放电策略过于激进，则有可能导致别的情况。根据钜大锂电官网显示：“当我把这块锂离子电池一直用4.35V的充电限制电压持续进行过充循环后，结论不是那么乐观了。第50次以后，电池容量为480mAh，已经是额定容量的85%了。而我往日对这个型号的电池进行正常循环的实验时，在150次循环时其容量还在额定容量的88%以上，可见过充严重的缩短了电池的循环寿命。另外要提到的是，该过充的电池已经微微发鼓，原始厚度是3.84mm，50次循环以后其厚度是4.25mm。”

如果数据真是的话，足可见过充是损害电池的一个重点。而我们看到的这个实验还在继续：“我在做过充安全实验的时候，都是把电池的保护线路去掉，然后以5.0V的电压对锂离子电池芯进行充电。其结果是,3~4个小时以后，电池严重发鼓，而且部分不合格的电芯发生爆炸现象。在电子显微镜下，锂电心负极为层状结构，正极是一些有棱角晶体的堆积，形状因阳极材料而异。”

由于原文描述比较复杂，我们就不更多引用了。其表述的结果大概是这样的：“过放状态下，锂电池正负极的结构会发生改变，导致锂离子无法融入正负极，导致电池容量减小。而过充则可能导致锂在正负极析出，出现“析锂”现象，进而扎破电池隔膜，引发氧化反映放出巨大的热，引发电池的爆炸与着火。”

而当我们以某品牌的电动车自燃事件+析锂二字进行搜索的时候，也看到了与析锂和过充过放相关的现象描述。可见电池的过充过放，是非常危险的。此外，在百度百科“析锂”词条中，我们能够看到析锂与低温下的重复充电也有关系。原文是：“析锂是锂离子电池的一种损耗状况。如果在低温下重复充电，对电池造成损害， 降低电池的安全性，特别是在受到外界的挤压，冲击等。”

也就是说，电池“冷了、吃撑了”都可能发生危险。当然了，其实这里面还有关于电池自身的问题，不同的电池自身也有不同温度下充电转台电解液反应活性造成的自加热速率特性。这里面三元锂电池，尤其是高镍电池，例如NCM811电池，就要难以控制得多。不过好在现在广泛运用在卡车上的磷酸铁锂电池能够看住800℃的高温，我们不必过度担心。

但是在安全上，电池里面负责控制电池温度，管理电池充放的“BMS”电池管理系统，就非常重要了。而我们在买车的时候，也可以顺便看看车辆BMS的生产厂商，选大牌准没错。

●  编后语：

其实关于锂电池还有很多可聊的东西，就比如电池都好好的，为什么还是衰减很快？其实那就是因为“一颗老鼠屎，坏了一锅汤。”，甚至电池还有个参数叫做“C”你知道是什么意思吗？至于这些问题，我们将会在以后慢慢跟卡友们聊。那么你们还有什么想知道的，关于新能源卡车的问题呢？欢迎在下方留言告诉我们，我将会逐条认真的看哦~（文/袁圣 部分内容引用自：百度百科、钜大锂电、宁德时代钠离子电池发布会）