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    电动汽车“攻克”低温杀手

    科学点滴·2018-02-11 09:06:13 来源:科技日报

    原标题:低温已杀不死电动汽车


    央视财经日前报道,在气温较低的情况下,电动汽车在室外放置后会出现电池没电的情况,低温下充电的时间也比在正常气温下长,而在车辆行驶中,电池的里程也会下降的较快。虽然在实验室里,低温电池早就不是新鲜事,但实际运行中却存在着诸多难题。对于包括特斯拉车主在内的电动车主而言,冬天开暖风都很奢侈。


    电动汽车“攻克”低温杀手


    记者近日来到呼和浩特采访时发现,尽管当天气温在-20℃,依然能看到不少纯电动公交在路上行驶载客。呼和浩特公交第二汽车公司相关负责人告诉记者,呼市已经使用纯电动公交车全面替代了原有燃气车,部分纯电动公交已经历了三个冬天的低温考验。


    电池是纯电动汽车的动力来源,而低温则是“电池杀手”。对于纯电动客车而言,这一现象更为明显。电动客车使用最多的是磷酸铁锂电池,磷酸铁锂正极本身电子导电性比较差。一方面,其在低温环境下容易产生极化,从而降低电池容量。另一方面,在低温环境下,它的电解液黏度会增加,锂离子迁移阻抗也会随之增大,导致动力电池性能降低。更重要的是,受低温影响,石墨嵌锂速度降低,容易在负极表面析出金属锂,部分金属锂极有可能形成锂枝晶,影响电池安全。


    “我们采用碳包覆超细纳米级磷酸铁锂、小粒径低温型石墨、功能型电解液等适应严寒低温环境并正常工作的材料体系。”记者随后来到了呼市电动公交的电池制造商内蒙古沃特玛电池有限公司,公司负责人杨光告诉我们,沃特玛通过对电池不同优质材料的反复筛选、测试及工艺设计的优化,研制出了低温下充放电性能良好的低温电池,解决了电动汽车在冬季续驶里程急剧下降、无法启动、衰减、安全隐患等诸多难题。该技术已通过天津中电十八所的专业全项检测。


    沃特玛所采用的低温电池技术,除了因空调制热、电除霜等增加能耗外,主要续航能耗基本与其它季节持平,电池续航衰减不高于5%,低温环境下能放出常温容量的90%以上,保持了足够的续驶里程。


    低气温下,新能源汽车搭载电池往往会出现充电电流过低,充电效率普遍降低的情况。电动车辆国家工程实验室主任、北京市新能源汽车联席会专家组首席专家孙逢春教授曾指出,高寒环境问题是对电池技术的一个挑战。实验证明,220V的电池在-25℃的环境下,充电只能充40%左右,充满后放电也仅放40%左右,低温环境下电池的充放电是个大问题,在电池系统中,如何控制好充电的温度非常重要。


    目前呼和浩特的19条主要线路共投入370辆纯电动公交,平均实载率达到87%以上。为何在-20℃的低温,呼市的纯电动公交能保持如此高的出勤率?


    “除了在电池技术上进行低温性能设计,我们还针对实际运营环境调整了充电策略。在低温段,当温度在-20℃—10℃时,我们采用单体准恒压充电方法充电。”沃特玛电池研究院院长饶睦敏博士向记者介绍他们所设计的充电方案。首先,根据初始温度值选择初始电流,接着每隔规定时间电流上涨特定值,使得最高单体稳定控制在3.6V电压水平进行充电,当出现单体电压大于3.6V时,将电流逐渐减少,当电压低于3.6V时,充电电流保持。


    由于在低温下电池内阻变大,在不能预知的初始给定电流的充电作用下,可能会导致电池端电压迅速过高而触碰到充电截止电压,最终导致电池无法充电。沃特玛的低温充电策略,正是能够根据不同低温情况,动态调整不同充电电流,以保证电池电压维持在充电截止电压下边界附近充电,解决了磷酸铁锂电池无法在低温下充电的技术难题。据了解,沃特玛的低温电池已经能够实现在-40℃正常放电和-20℃正常充放电循环。


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