电动车也怕冷——低温对电动汽车的影响

1.锂离子电池的原理

首先来科普一下锂离子电池的结构和原理(以特斯拉18650电池为例),请看图。

锂电池的基本结构基本上就是正负两级以及中间的电解液,电荷随着化学反应的迁移和填补让电池实现正负极的电势差,然后就产生了电流君,有了电流君,电动机就可以愉快地转动起来,再然后电动车就可以“嗖嗖嗖”地跑起来了……

2.温度对锂离子电池的影响

锂电池所用的电解液是一种有机液体,会在低温情况下会变得粘稠甚至凝结。此时,导电的锂盐在里面的活动大大受到限制,这样的话充电效率很低,从而会导致锂电池在低温下充电慢,充不满,放电亦是如此。

短时间在低温环境下使用,或者温度不够低的情况下只会暂时影响锂离子电池的电池容量,但不会造成永久伤害。但是如果长时间在低温环境中使用,或者在-40℃超低温环境中,锂离子电池可能会被“冻坏”造成永久损害。

另外,在低温情况下对锂离子电池充电,会在电池阳极表面析出金属锂,而且这个过程不可逆。这样就会对电池造成永久损害,降低电池的安全性。所以很多锂电池设备会有保护装置,使得在低温情况下无法充电。

3.低温对电动汽车的影响

根据前面所介绍的,低温对锂离子电池的充放电是有影响的,所以使用锂电池的电动汽车也会受到影响,而这样影响给使用者带来的最直观的感受就是续航里程缩水了。

冬天电动车续航里程下降有两个因素:一个是因为冷空气导致锂电池效率降低,另一个是因为冬天冷嘛,车内要加热啊!!!这样也会消耗大量电力。在零度以下的环境中,电动车的续航里程甚至会比正常情况降低三成。

来看看低温下电动车vs汽油车的表现吧。

如果不怕冷,可以不开暖风,在车里放个炉子就好了,这样省电,哈哈~

4.全气候锂电池诞生

近日,美国EC Power公司和宾州州立大学华人团队发明了一种新颖的高性能锂离子电池:全气候电池(All Climate Battery)。他们的研究成果刊登在1月20号的世界最顶级期刊《自然》上。

这种电池在零下30度的动力性能是常规锂离子电池的10倍以上,而常温和高温性能不受影响。

全气候电池巧妙地利用了一种自发热电池结构而无需复杂的外部加热系统,使处于零下30度环境的锂离子电池在短短30秒内迅速自加热到零度左右,使其放电功率提高6倍以上,充电功率则提高10倍以上。而且自加热效率高达90%。此技术有望进一步提高:自热可缩短在几秒之内完成。消耗电池本身的能量在1%之内。

这种自加热系统对电池的循环寿命没有太大影响,而且增加的成本不到1软妹币/kW,额外增加的重量不超过电池整体重量的1.5%。全气侯电池目前已由EC Power公司批量生产。