鉅大LARGE | 點擊量：457次 | 2022年03月28日
為什么TSLA跑得久 電池的循環(huán)壽命卻不高？
目前業(yè)內對電池的重要關注點是，要降低電池的成本，提高電池的容量，同時又希望電池的壽命不要降低太多，能夠滿足消費者日常的使用。
聽上去十分有理想。
張華在此就提醒到，假如你看到電池某一方面的性能特別強，你一定要反思一下，它付出的代價到底是什么。
在動力鋰電池的性能上，我們目前最看重的是能量密度和壽命，其次就是充放電的速度和對溫度的響應。
能量密度提高，通常的代價是電池的循環(huán)壽命會變差，充放電速度也會變差。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
張華拿特斯拉舉例。比如說，和比亞迪的磷酸鐵鋰離子電池比起來，特斯拉的電池的確能量密度更高，但是它的循環(huán)壽命和磷酸鐵鋰卻有兩倍左右的差距。
特斯拉18650和寶馬i3電池的循環(huán)壽命比較
等等。
特斯拉不是續(xù)航里程高，電池能量密度高，可以慢充也可以快充，同時衰減得也很慢嗎。
特斯拉的這張續(xù)航里程衰減圖被廣為傳播。
來源:特斯拉論壇
你看圖中的這條曲線，在行駛20萬公里之后，特斯拉的續(xù)航里程還能保持在初始續(xù)航里程的90%到95%之間。
這是來自286位ModelS車主的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
在圖中，車主用他們可計量的單位「續(xù)航里程」來評估電池的衰減情況。
這個沒有問題。
只是，續(xù)航里程代表的是在一次充放電過程中車輛所能行駛的距離。而循環(huán)壽命代表的是在一個電池有效的生命周期里，可以充放電多少次。
我們來做一個粗略的數(shù)學題。
同樣跑20萬公里，特斯拉充放電一次跑500公里，跑完全程要充放電400次。其他電動汽車充放電一次跑200公里，跑完全程要充放電1000次。
簡單說，就是電池生命周期總續(xù)航=單次續(xù)航里程??循環(huán)壽命。
也就是說，盡管特斯拉電池的循環(huán)壽命并沒有那么優(yōu)秀，但是它一次充放電可以跑的續(xù)航里程高，則在電池生命周期里，特斯拉能跑的總續(xù)航里程是可以比對手更高的。
所以，我們看到的結果是，特斯拉的電池不易于衰減這件事被車主們廣為稱道。
但是，這并不代表特斯拉電池的循環(huán)壽命更高。
鋰離子電池的放電過程
鋰離子電池的充放電過程，就是鋰離子的運動過程。
從學術上來說，鋰離子重要做兩個運動，一個叫嵌入，一個叫脫出。
鋰離子是嵌在電池結構中的，在每次運動過程中，鋰離子都要從原來的結構中脫身，跑到另外一邊。張華打了個比方，這有點像你從一個房間搬運一堆東西到另一個房間。
不管是放電還是充電，鋰離子都是從電池的一極跑到另外一極。
對電池壽命的認識，要建立在對電池結構認識的基礎上。
在充放電過程中，每一次參與運動的鋰離子越少，對結構的破壞越小。每一次參與運動的鋰離子跑得越慢，對結構的破壞也越小。假如鋰離子跑得差不多了，還要持續(xù)從里面抽取鋰離子，對電池就會有損傷。
結構越不穩(wěn)定，被破壞得越多，循環(huán)壽命自然就會變差。所以，我們通常強調，鋰離子電池的充放電要淺充淺放，不要挑戰(zhàn)電池的「極限」。
其次，我們來關心材料。
不同的電極材料有不同的電池結構。
我們通過改變電極的材料比例來提高電池的能量密度的時候，電池的循環(huán)壽命也在發(fā)生變化。比如，特斯拉的NCA電池就比比亞迪的磷酸鐵鋰離子電池循環(huán)壽命更差。
而特斯拉在21700電池上應用硅碳負極，硅加得越多，電池結構越容易被破壞，循環(huán)壽命就越容易受到影響。
電極材料對壽命的影響，也建立在電池結構上。
最后，溫度也是相同。
零度以下的低溫也會對電池的結構帶來負面影響，甚至是永久損傷。
因此，充放電過程（深度/速度）、電池材料以及溫度這三個因素，都可以通過對電池結構的影響，影響電池的循環(huán)壽命。
說到這里，我們順便可以理解一下電池管理系統(tǒng)的用途。
電池管理系統(tǒng)的核心目的就是為了保障電池在性能和壽命上的穩(wěn)定。所以，電池管理系統(tǒng)重要做兩件事，一個管理內部環(huán)境與外界的交互，也就是管理電池的充放電過程。一個管理外部環(huán)境與電池的交互，也就是溫度（熱）管理。
有人說，車輛上表顯數(shù)據(jù)顯示電池消耗為0了，但是車還能再跑一會兒，這也是防止電池放電深度過高的一種管理。
大電池在充放電過程中可以更任性一點
那電池究竟充放電多少比較合適呢？
我們來認識三個詞。一個是SoC（StateofCapacity），表示電池的當前容量。一個是DoD（DepthofDischarge），表示電池放電的深度。還有一個是C（Current），表示電池充放電的倍率。
深度和速度，是充放電過程中的重要影響因素。
SoC和DoD
首先來看深度。
電池放電的深度是跟整個電池的容量有關的。
比如說特斯拉的電池是90度電，其他電動汽車45度電。同樣開百公里5秒，特斯拉用了0.1%的電池容量，其他電動汽車用了0.2%的電池容量，對電池的傷害程度是不同的。
放電深度對循環(huán)壽命的影響，來源:StephenGrinwis；
也就是說，深度考察的不是絕對數(shù)值，而是容量比例。大電池在這里占了一定的優(yōu)勢。
而在速度上，充放電的倍率越高，所要的時間就越短，循環(huán)壽命也會越短。
在同一輛車上，迅速地啟動，和緩慢地啟動，對電池的消耗是不相同的，損傷也是不相同的。快速加速，相當于電池快速地放電。
那我們期待的快速充電對電池是不是有損耗呢？
肯定有，但我們更關心的問題是，這個損耗有多大。
假如一般充電樁慢充的循環(huán)壽命是700次，相匹配的快充的循環(huán)壽命是500次，對正常用車影響不會特別大。假如慢充的循環(huán)壽命是700次，快充的循環(huán)壽命是100次，那強推快充就沒有太大意義了。這也是為何不建議用充Macbook的電源去充iPhone的原因。
而談到不同的車型，由于特斯拉電池大，在同樣的加速度下，電流更小，相當于是一次慢放過程。從慢放的角度來說，電池衰減得更慢。
假如在這個基礎上，把電池的充放電速度提升25%。那么特斯拉的25%增速是0.1%的25%，其他電動汽車的25%增速是0.2%的25%，結果是不同的。
在駕駛過程中，同樣一次充放電過程，特斯拉消耗的電池容量比例低，進而降低了循環(huán)壽命的負面影響。
所以說，特斯拉用大電池，彌補了循環(huán)壽命的缺點。盡管特斯拉電池可用的次數(shù)少，但是它跑得遠啊。
這也是為何，盡管特斯拉循環(huán)壽命不高，但是用戶在感知上認為特斯拉的電池是足夠使用的。
這就是在和張華交流的過程中，讓我感受最深的一點。
看上去特斯拉所采用的NCA電池有很多短板，然而特斯拉通過電芯數(shù)量的堆積克服了電池性能上的短板。
我們以為做的是加法，但這卻不是你以為的那種簡單的加法。
當然，張華并不推崇盲目提高電池續(xù)航，犧牲電池其他性能的做法。畢竟，電池續(xù)航數(shù)字是最容易被評估的，而對電池的其他性能則要車主們付出大量時間才能體驗到。
