鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2020年07月23日
消費者常問能用多少年,談談動力鋰電池的壽命和質保期
電池壽命要求在不同地區、國家因法規不同而不同,各個OEM對壽命的要求和驗證方式也有所差異。
例如,整車要求有的是8年/12萬公里,有的是10年/24萬公里,或者其他。國標GB/T要求500次循環放電容量保持率90%、1000次循環保持率80%,國標里面供應了工況循環的測試步驟,不過目前使用率不高,也不作為認證要求。
在采集到具體路況數據和掌握電池壽命預測之前,持續的充放電方法也是電池供應商最常用的、可以供應給OEM作參考的壽命,這是最簡單的反映電池壽命的一種表現形式,另外從電池質保期也可以反映出電池的壽命信息。筆者收集了一些電池壽命和質保數據供交流。
科德寶(FREUDENBERG)在剛過去的九月份北美底特律電池展上報道了一組壽命數據,采用自家的陶瓷隔膜系列FS3002-23、FS3005-25、FS3006-25。展示的數據是軟包pouchcell的數據,容量8.9Ah,正負極材料為NMC和石墨,電解液為BASF的LP30+3%VC,電池是在KIT的COMPETENCEE項目平臺試驗線生產的,電壓范圍3-4.2V,2C/3C、100%DOD充放循環。在80%放電容量保持率時,循環次數基本都可以在3000次左右。假如將容量保持率定在75%,則循環次數趨勢看,都可以保持在4000次循環以上。
在現有的正、負極材料體系中,單純追求循環壽命次數、快速充放電的話,LFP和LTO是當仁不讓的。K.Zaghib、A.Mauger、C.M.Julien一幫電池材料大咔早些年就報告了超常的LFP/LTO壽命數據(JournalofPowerSources196(2011)3949-3954),看一下他們的數據。EC-DEC-1MLiPF6,18650電池,910mAh,LFP電壓平臺3.4V左右,LTO在1.5V左右,全電池電壓平臺只有1.9V左右。10C/5C、100%DOD循環20000次幾乎沒有明顯衰減,15C/5C、100%DOD循環30000次衰減僅為9%。可惜這個體系的電壓實在太低了,天生的缺陷。
看一下同樣采用LTO材料的東芝SCiB電池,以10Ah、20Ah的數據為例,基于LTO的循環壽命數據的確是異常有吸引力,適用于超高賠率和長循環壽命,其中10Ah電池容量20000次后還保持在90%以上,20Ah電池容量15000次后還保持在85%左右。其中20Ah構成的2P12S模塊循環壽命也在15000次以上。
下圖是A123的圓柱電池26650的循環數據,1C/1C、100%DOD,20000次循環后容量保持率65%左右。
下表是統計的2016年北美市場在售電動汽PHEV和BEV的電池質保。其中,9款BEV和7款PHEV的電池質保是8年/16萬公里,另外有三家OEM供應了10年質保。電池質保最短的是Volvo和Porsche,不超過7年。加州地區對PartialZeroEmissionVehicle(PZEV)有強制的電池質保期,為10年/24萬公里。
BlomgrenConsultingServices在ECS[164(1)A5019-A5025(2017)]公布了北美地區在售PHEV和BEV的電池材料信息和供應商信息,這些信息關于電池benchmarking還是比較有用的,見下表。絕大部分都是基于NMC/C的電池體系,少數是NCA、LMO、LTO材料,只有一款A123的LFP。這些車型在北美地區銷售,使要滿足北美地區的電池質保要求的。另外可以看到,北美地區電池市場全部被日韓電池占領。其中,A123被我國萬向集團收購了,希望能在我國煥發新的生機。
下圖是USABC有關PHEV的電池目標,其中電池壽命部分,CD模式壽命目標在5000次循環,CS模式下目標是30萬次循環。
電池壽命是一個很有意思的話題,普通消費者通常會問這個電池能用多少年。但是關于電池設計人員來講,這是一個比較難以直接精確回答的問題。每個用戶的用車習慣、用戶所在地區的溫度氣候都千差萬別,通常壽命設計時要基于一定的使用環境和溫度氣候假設、或者基于采集的歷史數據進行處理,同時還要結合整車控制系統進行考慮。
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