液態鋰電池如人,固態電池是超人

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液態鋰電池如人,固態電池是超人

當下電動汽車使用的電池,還是傳統的液態鋰電池,其實這個電池就像一個人,電池的性能狀態,就像人的能力感覺,電池在不同工況下的狀態,就好比人在不同的環境中的表現。

液態鋰電池如人,固態電池是超人

No.1 熱環境下

人在熱的環境下,如果身體溫度超過38度就屬於發燒了,如果超過40度,基本就受不了了,這時候人就是一種病態

電池一般表面溫度超過55度,就屬於溫度過高,控制系統會降低功率,爭取做到熱平衡,一旦超過60度,控制系統會報警,原則上不再允許工作,如果強制要求電池繼續工作,輕則損壞電池,甚至出現著火爆炸事件

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No.2 冷環境下

人在冷的環境下,血液循環、新陳代謝降低,身體機能隨之下降,就懶得動。電池在冷的工況下也一樣,表現就是充電困難、放電困難,這也是為啥冬天電動汽車表現差的重要原因之一。

這時候如果非要電池工作,最好的辦法是給電池加加熱,就像北方冬天房間裡裝上暖氣一樣,低溫放電還好點,低溫充電一定要按照說明書進行,否則也有著火爆炸風險

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No.3 過放電狀態下

不給人飯吃,長期處於飢餓狀態,人不可能健康。如果把電池擱置一邊不予理睬,不給電池充電,電池也會進入飢餓狀態,即過放電。長期飢餓的人通過調理可以恢復狀態,但長期過放的電池不建議再使用,因為也有著火爆炸的風險

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No.4 過充狀態下

電池正常充電滿了都會停止,一般配備控制系統來完成,一旦控制系統失效就會產生過充,就像人吃飽了之後會停不再多吃,如果吃飽了但還強迫要求繼續吃,人會有生命危險,電池也會處於危險狀態,甚至著火爆炸。

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如果是多電池串並聯使用,一致性不可能一樣好,那麼只能就著相對差的電池來設置充電和放電,如果就著好的電池來設置充放電,那麼相對差的電池每次充放電,會從淺過充過放,進入越來越深的過充和過放,

反覆多次後有極大概率出現安全問題,就好比人每一頓飯都吃撐,一定不會長壽一樣。

No.5 快充狀態下

電動汽車用戶,總期望電池充電如加油一樣快。進加油站一般5~6分鐘汽車加油完成,電池如果6分鐘充滿,需要10C的充電倍率。一般電池分成兩類,一類是高功率電池,另一類是高能量電池,高功率電池適合快充快放,高能量電池更適合提供長續航時間

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家用電動汽車一般考慮1C快充,極限條件下允許2C快充。如果電池按1C快充設計,相當於允許1小時充滿,但是非要10C快充,即6分鐘充滿,也就意味著正常人吃飯10分鐘完成,現在要求必須1分鐘吃完,吃得慢不行就往裡填,那身體一定會出問題。所以快充也是根據不同電池設計的能力來進行規範的,與一個人吃飯速度原理相同。

No.6 濫用試驗條件下

其它電池的濫用試驗,如針刺、擠壓、高空跌落等,也可以按人來考慮,比如針刺實驗,就是電池在充滿電的前提下,要求一定粗細一定速度的針扎進電池中不能有安全隱患,就像一個人上戰場,子彈從他身體裡穿過去,血肉之軀肯定會有生命危險

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No.1 熱環境下

首先固態電池是個烈火金剛。傳統的液態鋰電池最高工作溫度55℃,一般不允許超過60℃,但固態電池在80℃可以正常運行,甚至超過100℃也沒有問題,這樣在多電池串並聯系統設計時,只需要考慮加熱/均熱,不需要考慮散熱問題。

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No.2 冷環境下

低溫方面,全固態電池在一定低溫區間可能不如液態鋰電池。結合全固態電池的高溫特性,通過系統絕熱、保溫、加熱等方法,一攬子解決全固態電池的高低溫性能。就像人在冬天的時候可以穿羽絨服、烤火取暖,如果夏天也必須穿羽絨服烤火就會受不了,現在汽車電池一般設置液冷系統,夏天通冷媒相當於空調,冬天通熱媒相當於取暖,從而來確保電池的環境溫度不冷不熱。固態電池是超人,不管是冬天還是夏天,都給他穿上羽絨服,有需要的時候再烤烤火,簡化了設計,降低了要求當然也降低了成本。

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No.3 過放電過充電狀態下

再說說過充過放的問題。液態鋰電池和固態電池最本質的區別是電解質不同,液態鋰電池過充時因為高溫高電壓,電解液容易氣化、分解,導致著火爆炸,固態電池內部沒有液體電解液,過充時和電解液相關的所有副反應可以避免,所以安全性會大幅度提高,我們還在固態電池內設計了一種恆壓器件,過充到設置電壓會自動停止,也就避免了過充問題。針對過放,其中很重要的原因是因為負極集流體銅箔的溶解導致的自放電甚至內部短路,全固態電池採用烯塑集流體,不但可以做成內部串聯結構,還能解決集流體溶解問題。

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No.4 快充狀態下

對於固態電池,快充的問題暫時沒有特別好的辦法,這應該是固態電池的硬傷。但如果把固態電池的溫度保持在相對比較高的狀態下,快充性能會好很多。

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No.5 濫用試驗條件下

針對電池的針刺、擠壓、高空跌落等意外場景,固態電池就好比是超人,可以在戰場上擋子彈、可以承受汽車底盤被拖底、可以承受立交橋上飛車落地等等,都不用擔心固態電池的安全問題。

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喬布斯有句名言:活著,就是為了改變世界!

我也有句座右銘:工作,就是為了改變未來!

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