袁國倫 覃勇

摘 ?要：新能源汽車近些年發(fā)展迅猛，符合“綠色，低碳”的時(shí)代發(fā)展需求，同時(shí)滿足人們追求環(huán)保、高質(zhì)量生活環(huán)境的需求。電池作為新能源汽車的核心動(dòng)力源，電池的有效使用壽命決定了新能源汽車的有效使用時(shí)間，只有延長電池使用壽命才能使得新能源汽車提供更好得便利。文章從影響新能源電池使用壽命等因素進(jìn)行分析，研究能夠延長電池使用壽命得方法。

關(guān)鍵詞：新能源汽車;電池;使用壽命

引言

新能源汽車主要是應(yīng)人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)、減少汽車污染排放以及降低石化資源消耗要求而研究的，新能源汽車“綠色出行，節(jié)能減排”的關(guān)鍵核心部件是電池。近些年，新能源汽車行業(yè)發(fā)展迅猛，但是由于新能源汽車研究時(shí)間較短，在對電池方面研究進(jìn)展相對緩慢，出現(xiàn)了許多問題，例如電池使用壽命短，可靠性以及安全性差等問題，因此，為了更好的推動(dòng)新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，需要從電池入手，解決新能源汽車的核心動(dòng)力問題。

一、新能源電池

新能源汽車作為未來汽車行業(yè)發(fā)展主要方向，電池成為新能源汽車動(dòng)力核心部件，現(xiàn)階段的新能源汽車電池主要分為鉛酸電池、鋰電池、燃料電池以及太陽能電池等[1]。各類電池特點(diǎn)不同：

鉛酸電池研究較早，發(fā)展成為比較成熟的技術(shù)，具有制作成本低，放電倍率高、轉(zhuǎn)化效率高等特點(diǎn)成為當(dāng)前應(yīng)用最多，但是由于能量密度很低，所以鉛酸電池不能為汽車提供良好的續(xù)航能力;鋰電池與鉛酸電池相比，具有更高的儲(chǔ)藏能力，其污染小、循環(huán)使用壽命時(shí)間長、自放電率小等特點(diǎn)使得鋰電池成為最有潛力的車用電池，是當(dāng)下電池方面的研究熱點(diǎn);燃料電池工作原理是通過化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，具有可靠性高、運(yùn)行壽命長等優(yōu)點(diǎn)，其中氫燃料電池理論上是可以真正實(shí)現(xiàn)零排放、零污染，同樣是未來汽車電池的研究方向。

新能源汽車用電池解析

二、新能源汽車電池壽命影響因素

新能源汽車電池在使用壽命管理方面研究緩慢，當(dāng)下電池在使用過程中，諸多因素會(huì)導(dǎo)致電池使用壽命減少，影響新能源汽車的使用體驗(yàn)以及用戶安全。影響新能源汽車電池的因素主要有以下幾點(diǎn)：

（一）電池技術(shù)落后

我國新能源汽車發(fā)展起步較晚，仍然處于發(fā)展階段，電池技術(shù)也處于較低水平。從電池的設(shè)計(jì)角度看，不同的電池設(shè)計(jì)會(huì)決定電池的運(yùn)行方式、性能以及所用材料。在新能源電池的正負(fù)極設(shè)計(jì)中，不同的材料設(shè)計(jì)會(huì)影響到電池的性能，電池運(yùn)行過程中產(chǎn)生的磁性物質(zhì)也會(huì)對電池的性能產(chǎn)生影響，導(dǎo)致電池容量降低，對電池的使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)重影響。在設(shè)計(jì)過程中需要將電池的材料應(yīng)用問題做更多的實(shí)驗(yàn)分析，避免不穩(wěn)定因素影響到電池的設(shè)計(jì)使用壽命。在電池的續(xù)航能力設(shè)計(jì)上仍然不能達(dá)到用戶需求，相關(guān)技術(shù)方面沒有關(guān)鍵性突破，無法從根本上解決電池穩(wěn)定性差、使用壽命短等問題，盡管電池領(lǐng)域取得一些成就與進(jìn)展，但是在對電池的剩余壽命預(yù)測以及電池的狀態(tài)檢測技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用方面仍然不能滿足用戶需求，無法從技術(shù)上解決電池壽命問題。

（二）電池錯(cuò)誤使用

如果說電池的設(shè)計(jì)是影響電池使用的內(nèi)部原因，那么錯(cuò)誤的電池使用方式就是導(dǎo)致電池使用壽命降低的外部原因。電池問題是影響新能源汽車運(yùn)行的主要因素，而錯(cuò)誤使用方式是導(dǎo)致電池出現(xiàn)故障的重要原因。電池的過放電以及電池的過充電都會(huì)對電池容量產(chǎn)生不可恢復(fù)的影響，會(huì)直接導(dǎo)致電池使用壽命降低;此外，很多用戶未對新能源電池實(shí)施正確的維護(hù)保養(yǎng)工作，甚至直接缺少電池的維護(hù)保養(yǎng)環(huán)節(jié)。電池的維護(hù)保養(yǎng)工作能夠有效的對電池故障進(jìn)行有效修復(fù)與排除避免，正確及時(shí)的維護(hù)保養(yǎng)工作能夠有效的延長電池的使用壽命。電池的放電過程是電池內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換與材料消耗的過程，現(xiàn)階段電池管理系統(tǒng)中缺少對電池健康狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測，無法對電池荷電狀態(tài)、剩余使用壽命以及健康狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測以及監(jiān)控，無法及時(shí)的發(fā)現(xiàn)電池故障，無法第一時(shí)間制定維護(hù)策略和進(jìn)行維護(hù)工作，更無法進(jìn)行針對性的電池保養(yǎng)工作。

鋰離子電池的工作原理[5]

（三）電解液界面膜的阻礙

電池在運(yùn)行過程中，電池負(fù)極表面會(huì)產(chǎn)生一層電解液界面膜，會(huì)導(dǎo)致電池正負(fù)極失去平衡，影響電池內(nèi)部的電能轉(zhuǎn)換，在電池經(jīng)過多次充放電循環(huán)后會(huì)出現(xiàn)電池容量下降[2]，同時(shí)，正極活性物質(zhì)由于界面膜的形成而減少，導(dǎo)致電池內(nèi)部容量減少，影響電池使用壽命。另外，電池在充電過程中，電解液會(huì)與電極發(fā)生反應(yīng)，消耗部分電解液，影響電池的電能轉(zhuǎn)換效率與容量，從而影響到電池的使用壽命，電解液與電極反應(yīng)繁盛的氣體會(huì)增加電池內(nèi)部壓力，容易產(chǎn)生爆炸，對電池系統(tǒng)安全產(chǎn)生威脅。

（四）放電損失

電池容量變化直接影響到電池使用壽命，電池容量損失主要分為可逆電池容量變化與不可逆電池容量損失，其主要原因是電池在放置與充放電過程總都會(huì)發(fā)生自放電反應(yīng)，影響電池容量。電池的荷電狀態(tài)是電池剩余電量與額定總電量的比例，比例越小，電池放電深度越深，越容易對電池使用壽命產(chǎn)生影響[3]，電池過放電會(huì)電池內(nèi)部造成破壞，影響電池壽命。另外，電池充放電倍率也會(huì)影響到電池容量變化，充放電倍率過高，電池內(nèi)部電能轉(zhuǎn)化速率，加快反應(yīng)速度，導(dǎo)致電池溫度上升，容易發(fā)生短路、起火，甚至發(fā)生爆炸，對電池造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷，減少電池使用生命周期。

（五）環(huán)境溫度影響

電池運(yùn)行受環(huán)境溫度影響，不同規(guī)格電池對環(huán)境溫度要求不同，擁有各自的最佳運(yùn)行溫度范圍，溫度會(huì)對電池的充放電效率產(chǎn)生影響。溫度過低會(huì)影響電解液與電極反應(yīng)效率，溫度過高會(huì)導(dǎo)致電池充電效率過高，加快電池內(nèi)部電極、電解液以及添加劑加快消耗，從而影響到電池性能退化，減少使用壽命。

溫度對鋰電池狀態(tài)的影響

（六）電池制造質(zhì)量影響

除電池設(shè)計(jì)、環(huán)境溫度以及自身反應(yīng)外，最關(guān)鍵的因素就是電池制造環(huán)節(jié)的影響。電池制造商對電池的細(xì)節(jié)把控不足，為電池安全與質(zhì)量問題埋下隱患。電池制造材料是否符合設(shè)計(jì)要求、電池漿料是否均勻、電池極片碾壓密度等制造工藝都對電池質(zhì)量有直接影響，電池的散熱同樣是重點(diǎn)，部分新能源汽車電池通氣散熱設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致電池在使用過程中熱量無法及時(shí)排放，持續(xù)保持高溫，對電池外形以及壽命都產(chǎn)生影響。

三、新能源電池延長壽命策略

（一）科學(xué)使用電池

新能源汽車電池本身擁有循環(huán)使用壽命周期，在日常運(yùn)行過程中，都會(huì)對使用壽命產(chǎn)生影響，合理有效的控制動(dòng)力電池的充電時(shí)間;明確充電時(shí)機(jī);防止陽光的暴曬;做好充電器的保護(hù);確保閑置時(shí)電池電量充足[6]。通過科學(xué)的使用電池并進(jìn)行合理的維護(hù)操作都會(huì)有效延長電池的使用生命周期，相反，錯(cuò)誤的使用電池，如過度充放電等都會(huì)加快電池的使用壽命消耗。需要對電池進(jìn)行防震防護(hù)，防止電池在汽車行駛過程中因震動(dòng)造成斷路或內(nèi)部構(gòu)造損壞。需要避免電池長時(shí)間充電，同時(shí)也不能讓電池處于空電狀態(tài)，否則電池會(huì)產(chǎn)生不可逆的損傷，嚴(yán)重影響使用壽命。

（二）剩余壽命預(yù)測技術(shù)

電池剩余壽命預(yù)測（RUL）是電池管理系統(tǒng)核心技術(shù)之一，是對電池剩余壽命進(jìn)行預(yù)測分析，進(jìn)行合理的維護(hù)保養(yǎng)，從而達(dá)到延長電池使用壽命的目的[4]。在電池維護(hù)工作中，需要引入故障預(yù)測、故障診斷、荷電狀態(tài)估計(jì)以及剩余壽命預(yù)測等技術(shù)，對電池健康狀態(tài)進(jìn)行合理有效的監(jiān)管，從而保證電池安全高效運(yùn)行。電池由于材料、使用方法、環(huán)境等因素，電池狀態(tài)變化各有不同，需要采用健康管理技術(shù)對電池狀態(tài)變化進(jìn)行檢測。

四、總結(jié)

電池作為新能源汽車的主要?jiǎng)恿υ?，需要加大對電池領(lǐng)域的研究力度與深度，不斷創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)電池在使用壽命、續(xù)航能力等方面的重大突破。科學(xué)使用并對電池系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)健康管理，才能延長電池使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝鵬.淺析新能源汽車動(dòng)力電池的維護(hù)與保養(yǎng)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（18）：170-171.

[2]李亞玲.鋰離子電池負(fù)極材料研究分析[J].當(dāng)代化工研究，2021（17）：39-40.

[3]張旭東，李亞輝，鄔會(huì)杰，古利偉，王麗齋，劉建樓，王亞輝.不同放置方式下電池循環(huán)壽命分析[J].蓄電池，2021，58（04）：173-175+186.

[4]林婭，陳則王.鋰離子電池剩余壽命預(yù)測研究綜述[J].電子測量技術(shù)，2018，41（04）：29-35.

[5]呂江毅.新能源汽車動(dòng)力蓄電池技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2019.

[6]陸建明.新能源汽車動(dòng)力電池的維護(hù)與保養(yǎng)策略探究[J].時(shí)代汽車，2021（18）：75-76.

作者簡介：

袁國倫，雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，學(xué)歷：本科，職稱：助教、高級技師。

通訊作者：

覃勇，雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，學(xué)歷：研究生，職稱：講師。

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