鋰電池在生活中的應(yīng)用突然擴(kuò)大了，主要源于智能手機(jī)、穿戴設(shè)備、電動(dòng)自行車(chē)和新能源汽車(chē)的廣泛使用，這些年來(lái)關(guān)于如何使用電池的小貼士，鋰電池爆炸等新聞不斷，但其中經(jīng)常包含很多誤導(dǎo)性信息。這篇文章中我們從鋰電池的簡(jiǎn)單應(yīng)用到復(fù)雜應(yīng)用一一說(shuō)起。
衡量電池性能好壞，有以下幾個(gè)重要指標(biāo)：
一、充放電倍率：越高越好
“C”是形容電池充放電電流大小的專用符號(hào)。1C放電就代表1小時(shí)內(nèi)把電池從滿電放到空的電流大小。iPhone 6電池容量為1810mAH，那么這顆電池的1C放電電流就是1.81安培；比亞迪e6電動(dòng)汽車(chē)中使用的每顆電池容量是200AH，則這個(gè)電池1C放電電流就是200安培。一個(gè)電池如果用高倍率放電，通常放出的能量比低倍率少。
不同放電倍率下放出的電量
從上圖測(cè)試結(jié)果可知這顆動(dòng)力電池使用10C放電放出的能量是1C放電下的85%，使用20C放電放出的能量只有1C放電下的70%。
二、充放電循環(huán)次數(shù)：越多越好
500次是鋰電池的常見(jiàn)值，根據(jù)不同材料制作的鋰電池充放電次數(shù)從300-3000次不等。這個(gè)值的具體含義每個(gè)工廠可能略有不同，大致可以理解為：按廠商規(guī)定的充放電倍率（比如1C放電，0.3C充電；每次從0%充放到100%，照此循環(huán)）下，500次循環(huán)后，電池容量還剩最初的80%。充放電次數(shù)和使用習(xí)慣的關(guān)系太大了，我們舉幾個(gè)例子。
1、充放電強(qiáng)度對(duì)循環(huán)次數(shù)的影響
工廠標(biāo)注：每次從0%充放到100%，1C放，0.3C充，500次后容量衰減到80%，這是最嚴(yán)苛的測(cè)試循環(huán)，也可以不這么嚴(yán)格，看下面
如果每次電量的循環(huán)都在25%-75%，1C放，0.3C充，2000次后容量衰減到80%
如果每次電量的循環(huán)都在50%-100%，1C放，0.3充，1800次后容量衰減到80%
2、淺充淺放對(duì)壽命的影響
工廠標(biāo)注：每次從0%充放到100%，1C放，0.3C充，500次后容量衰減到80%，是最嚴(yán)苛的測(cè)試循環(huán)，也可以不這么嚴(yán)格，看下面
每次電量的循環(huán)都在25%-75%，1C放，0.3C充，2000次后容量衰減到80%
每次電量的循環(huán)都在50%-100%，1C放，0.3充，1800次后容量衰減到80%
以上兩個(gè)例子可看出充放電的倍率越小、越有利于壽命提升；淺充淺放也有利于壽命提升。
三、內(nèi)阻：越小越好
這個(gè)參數(shù)隨負(fù)載輕重、溫度等因素隨時(shí)變化，隨著電池壽命減少，內(nèi)阻也在逐漸增大。內(nèi)阻越小的電池越可以高倍率充放電，18650的普通電池內(nèi)阻在50mΩ左右，動(dòng)力型的18650電池在15mΩ左右。想知道內(nèi)阻多大需要用專用的設(shè)備測(cè)量，普通萬(wàn)用表不行。
測(cè)量電池內(nèi)阻的工具
四、電池一致性
采用相同材料、相同工藝生產(chǎn)的電池在容量、內(nèi)阻、充放電曲線上的一致性越高越好。電池能否大規(guī)模組成電池組這一點(diǎn)非常關(guān)鍵，電池組規(guī)模越大對(duì)一致性要求越高。
下面幾頁(yè)我們將按應(yīng)用的難易程度：
1、手機(jī)、平板、穿戴設(shè)備中的鋰電池
2、筆記本電腦和移動(dòng)電源中的鋰電池
3、電動(dòng)自行車(chē)中的鋰電池
4、電動(dòng)汽車(chē)中的鋰電池
分別介紹一些知識(shí)，這樣分頁(yè)是按電池規(guī)模從小到大排序的。
I. 手機(jī)、平板、穿戴設(shè)備中的鋰電池
為什么說(shuō)這個(gè)領(lǐng)域是最簡(jiǎn)單的呢？因?yàn)檫@些設(shè)備里只有一塊鋰電池，而且基本都是三元鋰電池。三元的意思是三種元素：鎳、鈷、錳、這種鋰電池的正極材料Li（NiCoMn）O2，不是完全一樣的，會(huì)根據(jù)使用要求對(duì)三種元素的配比做調(diào)整。
一、充放電倍率
在數(shù)碼設(shè)備中使用的電池通常對(duì)此項(xiàng)要求很低。你很難一個(gè)小時(shí)內(nèi)把滿電的手機(jī)用到自動(dòng)關(guān)機(jī)吧？也沒(méi)人會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)續(xù)航只有1小時(shí)的數(shù)碼設(shè)備。至少都可以續(xù)航3小時(shí)，所以電池的放電倍率達(dá)到0.3C左右就能滿足需求，充電要求往往也很低，通常3-4小時(shí)充滿的數(shù)碼設(shè)備大家都能接受，所以充電上對(duì)電池提出的要求也是0.3C左右。
不論國(guó)產(chǎn)還是松下、三星之類(lèi)的進(jìn)口鋰電池，1C放電是最起碼的規(guī)格，數(shù)碼設(shè)備對(duì)電池放電的要求都遠(yuǎn)低于電池行業(yè)的普遍標(biāo)準(zhǔn)。充電倍率上和電池行業(yè)目前能做到的基礎(chǔ)指標(biāo)大致相當(dāng)，如果沒(méi)有極特殊設(shè)計(jì)一般也不用擔(dān)心。
OPPO的電池閃充特性，對(duì)充電提出了較高要求
最近手機(jī)行業(yè)出現(xiàn)了特例，以O(shè)PPO為代表提出了快充的特性，實(shí)際上對(duì)電池廠商提出了特殊需求。以O(shè)PPO最新的N3來(lái)說(shuō)，VOOC閃充承諾30分鐘充滿75%的電量，這算下來(lái)就是1.5C的充電電流，是普通手機(jī)電池充電倍率的10倍，N3賣(mài)3999元也貴的有道理，起碼這個(gè)電池就會(huì)比一般電池貴一、二倍。
二、充放電循環(huán)次數(shù)
數(shù)碼設(shè)備中，手機(jī)算是使用強(qiáng)度最高的產(chǎn)品，我們按一天一充計(jì)算，循環(huán)次數(shù)是500次就是500天壽命，這樣算對(duì)嗎？其實(shí)是脫離了使用條件，所以是錯(cuò)的。500次的循環(huán)指的是1C放電，0.3C充電下連續(xù)循環(huán)500次，電池容量還剩最初的80%。但我們平時(shí)使用手機(jī)放電倍率遠(yuǎn)小于1C，往往是0.01C-0.5C之間。所以循環(huán)次數(shù)通常可以700次后還有80%電量剩余，這已經(jīng)2年時(shí)間了，手機(jī)也快過(guò)時(shí)了。蘋(píng)果在這方面設(shè)計(jì)的很精明，它有意不使用大電量的電池，不但可以獲得輕薄的優(yōu)勢(shì)，還因?yàn)?年后你必然要換下一代iPhone了，干嘛非要多花成本在電池上呢？至于有一些人一年就明顯感覺(jué)續(xù)航少了，也是確有原因的，之后分析。
隨時(shí)保持100%電量并不好
其他數(shù)碼設(shè)備，比如平板電腦，電池充放周期就更久了，但有時(shí)也會(huì)發(fā)現(xiàn)不到2年續(xù)航就明顯下降了，這個(gè)原因也是有解釋的，看完整篇文章你就會(huì)知道。
三、電池內(nèi)阻
沒(méi)有特別解釋的。
四、電池一致性
沒(méi)有特別解釋的。
II. 筆記本電腦和移動(dòng)電源中的鋰電池
筆記本電池規(guī)格常見(jiàn)的4芯、6芯，8芯什么意思？這指的是18650電芯數(shù)量，以8芯為例，有2種組合方式，一種是2串4并，一種是4串2并，具體采用哪一種要根據(jù)筆記本廠商電壓變換電路的設(shè)計(jì)，和電池倉(cāng)形狀。
4芯筆記本電池
這種說(shuō)法也可以形容移動(dòng)電源，市售正經(jīng)品牌的移動(dòng)電源10400mAh容量的產(chǎn)品就是由4節(jié)2600mAh的18650電芯并聯(lián)而成。由于三星SDK為了搶占中國(guó)市場(chǎng)，對(duì)大訂單采取低價(jià)，甚至賠本賣(mài)1美元/顆，所以很多大牌子移動(dòng)電源廠商很喜歡用這種既便宜質(zhì)量又好的電芯，也因?yàn)閱晤w容量為2600，所以移動(dòng)電源的容量經(jīng)常是2600mAh的倍數(shù)：5200mAh，7800mAh，10400mAh。
一、充放電倍率
新的筆記本電池少有1小時(shí)就放光電的情況，所以放電倍率1C對(duì)他們來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠，充電的要求也不高，比如筆記本電池在3-4小時(shí)內(nèi)充滿大家都可以接受。而對(duì)移動(dòng)電源來(lái)說(shuō)對(duì)電池充放電倍率的要求就更低了，幾乎是所有數(shù)碼設(shè)備中最低的。
小米10400移動(dòng)電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)
以目前市場(chǎng)中10400mAh（3.7V）的移動(dòng)電源來(lái)說(shuō)，最大輸出電流為2A（5V），也就是用最大電流也需要3.7個(gè)小時(shí)才能放光電，放電倍率只要滿足0.3C都?jí)蛴?。充電方面，通常的?guī)格是10400mAh配備一個(gè)1.0A的輸入口。這樣充電的倍率只有0.13C。這就是為什么移動(dòng)電源劣質(zhì)產(chǎn)品特別多的原因：哪怕是正規(guī)廠商也可以購(gòu)買(mǎi)電池市場(chǎng)中性能最低檔（注意，性能低和質(zhì)量差并不完全等同，但還是高度相關(guān)的）的產(chǎn)品用在移動(dòng)電源中，而且還可以滿足使用規(guī)格的需求。
二、充放電循環(huán)次數(shù)
筆記本和移動(dòng)電源使用頻率相較于手機(jī)大幅降低，手機(jī)最多三天充一次，但是移動(dòng)電源和筆記本平均下來(lái)往往一周都不一定能完成一次充放電，這樣算下來(lái)，只要保證50次充放電壽命就能撐一年。對(duì)于成熟的鋰電池來(lái)說(shuō)最差最差也能提供300次的循環(huán)壽命，這個(gè)次數(shù)對(duì)使用筆記本和移動(dòng)電源的人來(lái)說(shuō)都?jí)蛘Ｊ褂?年的了。
而我們往往用不到這么久就更新?lián)Q代了，所以尤其是移動(dòng)電源這個(gè)行業(yè)，實(shí)際使用中的輕負(fù)載和低頻率的充放電次數(shù)，讓我們很難察覺(jué)到產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。一些無(wú)良的廠商就會(huì)用最差的電芯，甚至把拆機(jī)電芯用在移動(dòng)電源上。拆機(jī)電芯可能從前用在其他設(shè)備中，已經(jīng)循環(huán)了400次，按壽命看還有100次就要淘汰了，而100次也足夠讓移動(dòng)電源撐上兩年時(shí)間，所以廢物利用買(mǎi)來(lái)裝移動(dòng)電源里面，根本不會(huì)有人發(fā)現(xiàn)。
相對(duì)移動(dòng)電源來(lái)說(shuō)，筆記本中的原配的電池電芯都來(lái)自國(guó)際大廠。但我們也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)周?chē)腥说墓P記本買(mǎi)來(lái)不到2年電池續(xù)航就大幅下降了，這是什么原因呢？
還記得上一頁(yè)說(shuō)到平板電腦使用周期不頻繁，但有的也會(huì)出現(xiàn)1-2年，電池續(xù)航就大幅下降吧？其實(shí)他們都是由同一個(gè)原因引起的：電池保存不當(dāng)。
如果你經(jīng)常沒(méi)事就把電池充滿，或者充電線一直插在設(shè)備上，那就隨時(shí)維持最高電量，電池容量就會(huì)快速減少。這個(gè)原因涉及到鋰電池的結(jié)構(gòu)。
鋰電池內(nèi)部簡(jiǎn)圖
鋰電池的正極是由含有鋰離子的金屬氧化物組成，負(fù)極一般是石墨構(gòu)成的晶格，充電時(shí)鋰離子向石墨一端移動(dòng)，最終鉆入由石墨構(gòu)成的穩(wěn)定的晶格中，蓄勢(shì)待發(fā)?？梢匀菁{鋰離子的晶格越多，可以移動(dòng)的鋰離子越多，電池容量越大。長(zhǎng)期滿電存放主要影響的是可以移動(dòng)的鋰離子數(shù)量，因?yàn)闈M電后電池達(dá)到4.2V電壓，維持的高電壓讓電解液和電池的正負(fù)極均發(fā)生一些反應(yīng)，而這些反應(yīng)在3.0V-3.7V的狀態(tài)下雖然也在發(fā)生，但是非常微弱。這種反應(yīng)在電極上生成了鈍化膜，電壓越高膜越厚，膜越厚可以移動(dòng)的到負(fù)極鉆入石墨晶格的鋰離子數(shù)量越少。于是宏觀上的表現(xiàn)就是電池容量衰減。
負(fù)極石墨組成的“小房子”，供鋰離子鉆入鉆出
什么算“長(zhǎng)期”呢？在我看來(lái)7天就已經(jīng)足夠造成惡劣影響了。有多惡劣？這里有個(gè)例子，玩兒航模的人有2塊規(guī)格一樣的全新三元材料鋰電池A和B，6月份買(mǎi)來(lái)同時(shí)存放，A剩余電量30%存放，B充滿100%存放，3個(gè)月后測(cè)試電池容量，A容量為最初的98%，B容量為最初的60%。沒(méi)錯(cuò)，影響就是如此惡劣，所以你的筆記本電池經(jīng)常長(zhǎng)期維持高電壓，一年后續(xù)航大幅下降也就不要稀奇了。手機(jī)是最不容易遇到長(zhǎng)期滿電存放的設(shè)備，因?yàn)榧幢愠錆M了，也一直在使用，不到幾個(gè)小時(shí)電壓就降下來(lái)了。但手機(jī)偶爾也會(huì)遇到這個(gè)問(wèn)題，比如充滿電后關(guān)機(jī)了，這時(shí)沒(méi)有任何耗電，電池就一直維持高壓，也許一周后你打開(kāi)盒子一看，電池已經(jīng)鼓包了。
正確的做法是充30%-40%的電量，然后長(zhǎng)期保存。
三、電池內(nèi)阻
沒(méi)有特別解釋的。
四、電池一致性
木桶效應(yīng)說(shuō)的是一個(gè)木桶能盛多少水取決于圍城木頭中最短的那個(gè)木片的高度，放在鋰電池組上來(lái)形容一致性再好不過(guò)了。電池一致性表現(xiàn)不好對(duì)并聯(lián)組數(shù)比較多的電池影響更大。
筆記本的6芯電池示意圖
假設(shè)圖中6芯電池中第三顆18650因?yàn)槟撤N原因容量下降的比較快，很快容量就只剩下75%了，他們6個(gè)是并聯(lián)在一起的，那么放電過(guò)程中第三顆電池會(huì)最早達(dá)到放電終止電壓，于是不論另外5顆電池還有沒(méi)有電量，電池組放電都會(huì)停止。充電時(shí)也是一樣。結(jié)果另外5顆電池沒(méi)有任何問(wèn)題，也都跟著有問(wèn)題的18650同步充放電，這組電池從外部看就是嚴(yán)重容量衰減的。實(shí)際上里面只有一顆有問(wèn)題。這就是電池一致性的重要性的體現(xiàn)。
III. 電動(dòng)自行車(chē)中的鋰電池
綠源、新日等品牌從2010年開(kāi)始進(jìn)入每個(gè)家庭，但那時(shí)絕大多數(shù)電動(dòng)車(chē)用的都是鉛酸電池。從2012年后開(kāi)始出現(xiàn)了采用鋰電池的電動(dòng)自行車(chē)，常見(jiàn)的規(guī)格是電壓36V-48V，容量8Ah-12Ah。帶腳蹬子的那種電動(dòng)自行車(chē)如果使用48V12Ah的鋰電池，純電續(xù)航達(dá)50公里。
一、充放電倍率
驅(qū)動(dòng)自行車(chē)對(duì)充電方面沒(méi)有特別要求，常見(jiàn)的充電倍率是0.1C-0.3C之間，電池廠輕松達(dá)標(biāo)，但放電倍率上稍高，至少要滿足1C，這對(duì)電池廠來(lái)說(shuō)壓力也不大。但是目前還有一種電動(dòng)摩托車(chē)，采用踏板摩托車(chē)外形，時(shí)速甚至可以超過(guò)100km/h，這種車(chē)對(duì)電池的要求一下提高到2C-3C，所以如果你是自己組裝這種高性能電動(dòng)車(chē)，選購(gòu)電池時(shí)要計(jì)算好。
鋰電池在箭頭處
廠商配的電池往往不用操心，自己配的電池一般有3種類(lèi)型：磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池，動(dòng)力三元電池。他們最高的放電倍率分別是：2C，1.5C，10C。你也可以通過(guò)增大電池組的容量來(lái)提升1C放電對(duì)應(yīng)的電流。
二、充放電循環(huán)次數(shù)
磷酸鐵鋰電池壽命約2000次，三元鋰電池約800次，動(dòng)力三元鋰電約800次。但是由于電動(dòng)自行車(chē)中往往不是單體電池，木桶效應(yīng)導(dǎo)致成組后第一次出現(xiàn)容量上的故障，時(shí)間上會(huì)提前，大約是單體壽命周期的1/4到1/2。
當(dāng)然，這也和使用習(xí)慣相關(guān)。剛剛說(shuō)過(guò)的一切規(guī)律在這里都適用，因?yàn)槲覀冞@里涉及到另一種正極材料：磷酸鐵鋰了，所以要單說(shuō)一下。
改裝電摩中使用的磷酸鐵鋰電池組
磷酸鐵鋰的能量密度比三元鋰電低40%，同樣能量的電池磷酸鐵鋰體積大，分量沉，優(yōu)勢(shì)在于循環(huán)次數(shù)多，好保養(yǎng)。比如還是剛剛所說(shuō)的條件，三元鋰電滿電存放3個(gè)月，電池容量衰減到初始的60%，但磷酸鐵鋰面對(duì)這樣嚴(yán)酷的存放條件還可以保持90%，雖然也損失了，但遠(yuǎn)沒(méi)有三元鋰電那么嚴(yán)重。
這個(gè)原因和磷酸鐵鋰絕大部分能量（85%以上）都集中在3.2V電壓上有關(guān)，雖然這種電池充電的截止電壓有3.6V，但從3.6V到3.2V的區(qū)間內(nèi)存儲(chǔ)能量還不到總能量的1%，即便充滿后，放置幾分鐘電壓也會(huì)回落到3.2V。所以磷酸鐵鋰自動(dòng)維持低的電壓應(yīng)力。不容易形成鈍化膜。
三、電池內(nèi)阻
沒(méi)有特別解釋的。
四、電池一致性
一致性問(wèn)題更加重要，目前電動(dòng)自行車(chē)采用的單體電池大致有2類(lèi)：
1、小單體電池，也就是18650電池，容量2.2Ah-2.6Ah，每組電池單體數(shù)量200個(gè)-500個(gè)。
采用小單體組成電池組，要組120V100Ah電池組
2、大單體電池，容量一般為20Ah-40Ah之間，每組電池單體數(shù)量15個(gè)-30個(gè)。
我們以72V40Ah的電池組為例，如果采用小單體電池，就需要20串19并的方式，共380顆18650電池。每20顆首尾相接為一條，19條電池組在任何時(shí)候充放電都要求電壓差在0.02V以內(nèi)，聽(tīng)上去要求很高，但實(shí)際上卻不像想象中的難，因?yàn)?8650電池的工藝已經(jīng)非常成熟，同批次電池的一致性相當(dāng)?shù)暮谩?
大單體磷酸鐵鋰電池，各種規(guī)格
如果采用20Ah大單體電池，就需要20串2并的方式，共40顆大單體電池，只要這40顆工作起來(lái)同步就沒(méi)問(wèn)題了，總得來(lái)說(shuō)大單體電池成組后在一致性上出現(xiàn)問(wèn)題的幾率更小。不利因素也有，如果是磷酸鐵鋰的大單體電池，一致性會(huì)比三元鋰電差很多，所以電池組都需要再添加一個(gè)自動(dòng)均衡的電路，在每次充電的末尾判斷哪一顆電池需要單獨(dú)多充一會(huì)兒電，來(lái)解決磷酸鐵鋰一致性不佳的弱點(diǎn)。
一致性問(wèn)題在這里已經(jīng)上升到很重要的地位，但還沒(méi)有到極致。
IV. 電動(dòng)汽車(chē)中的鋰電池
電動(dòng)汽車(chē)中的鋰電池是最復(fù)雜的應(yīng)用，因?yàn)殡姵孛媾R大功率充放、大容量存放、高頻率使用、長(zhǎng)時(shí)間行駛等需求，所用的電池均是正規(guī)大廠高規(guī)格產(chǎn)品，電動(dòng)汽車(chē)?yán)锾蕴鰜?lái)的廢舊電芯往往給電動(dòng)自行車(chē)裝上，都仍有用武之地（當(dāng)然，這屬于奸商行為），通常的做法是淘汰給儲(chǔ)能電站用來(lái)儲(chǔ)存風(fēng)能、太陽(yáng)能。
一、充放電倍率
根據(jù)不同車(chē)，差別很大，大家熟知的比亞迪秦用了152顆單體容量為26Ah的磷酸鐵鋰電池，放電電壓曲線積分得到總能量10.5KWh，秦的電動(dòng)機(jī)最大功率是110KW，秦的電池就要求10C的放電倍率。比亞迪的另一個(gè)純電動(dòng)車(chē)e6的電池?fù)碛心壳俺擞密?chē)最大的電池容量：63KWh，所以要實(shí)現(xiàn)較大功率并不需要電池放電倍率很高，e6電池的放電倍率是1.5C。純電動(dòng)汽車(chē)電池容量最大的公交車(chē)，比如比亞迪的13.8米長(zhǎng)的電動(dòng)大巴車(chē)K9，電池容量324KWh，由于電池容量巨大，對(duì)于180KW的功率來(lái)說(shuō)電池放電倍率只需要0.5C即可。
比亞迪K9電動(dòng)大巴賣(mài)到以色列
還有一些非插電式混動(dòng)汽車(chē)，電池容量?jī)H有1.5KWh，但電動(dòng)機(jī)的最高功率達(dá)到30KW，則這些汽車(chē)中用到的電池放電倍率可能有20C，這相比移動(dòng)電源的應(yīng)用場(chǎng)景0.2C來(lái)說(shuō)大了100多倍。
凱美瑞混動(dòng)版，就需要用動(dòng)力電池，放電倍率較高
純電動(dòng)汽車(chē)大都設(shè)置了快充和慢充兩種充電方式，快充最慢2小時(shí)充滿，這樣充電倍率就是0.5C。還有更夸張的，比如特斯拉的老板馬斯克就希望下一代特斯拉充電時(shí)間可以縮減到10分鐘，這樣的話充電倍率至少要6C了。
二、充放電循環(huán)次數(shù)
新能源汽車(chē)的設(shè)計(jì)時(shí)，電池壽命要長(zhǎng)于整車(chē)壽命。所以電池壽命至少保證車(chē)輛正常行駛30萬(wàn)公里，這一點(diǎn)絕大部分已經(jīng)發(fā)布的純電、混動(dòng)車(chē)都沒(méi)有問(wèn)題。以比亞迪e6來(lái)說(shuō)，純電續(xù)航300公里，電池容量63KWh，按2000次循環(huán)壽命算，就是60萬(wàn)公里（實(shí)際是略少于60萬(wàn)公里的，想想為什么？）這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般車(chē)主對(duì)總里程的需求。
比亞迪e6出租車(chē)司機(jī)
總里程超過(guò)50萬(wàn)公里的e6
實(shí)際測(cè)試中比亞迪從2010開(kāi)始在深圳運(yùn)營(yíng)850輛e6出租車(chē)，到現(xiàn)在為止已經(jīng)有幾十輛車(chē)的總里程超過(guò)50萬(wàn)公里，我7月份曾經(jīng)去深圳專門(mén)探查e6純電動(dòng)出租車(chē)的情況，看他們是不是一組電池從出廠一直用到現(xiàn)在的，有幸遇到了一位總里程50萬(wàn)公里的司機(jī)，他以名譽(yù)保證，不但沒(méi)換過(guò)電池，續(xù)航也沒(méi)有明顯下降，巧合的是汽車(chē)之家曾經(jīng)測(cè)試過(guò)這位司機(jī)車(chē)的續(xù)航，市區(qū)+高速+全程空調(diào)的情況下跑到?jīng)]電共260公里續(xù)航。
比亞迪純電動(dòng)汽車(chē) e6
目前出現(xiàn)的新能源車(chē)，尤其是純電動(dòng)汽車(chē)，除了比亞迪領(lǐng)先全行業(yè)5-7年外，其他自有品牌車(chē)企發(fā)布的產(chǎn)品都是4年前接到中央發(fā)展新能源的通知進(jìn)而研發(fā)出的，均是燃油車(chē)架子扔掉發(fā)動(dòng)機(jī)和油箱，塞進(jìn)電動(dòng)機(jī)和電池改裝而來(lái)。特點(diǎn)是工況下續(xù)航在150-180公里（一定會(huì)到150公里的，因?yàn)檫_(dá)到150公里國(guó)家和地方補(bǔ)助都上一個(gè)臺(tái)階哦?。@些車(chē)實(shí)際續(xù)航夏天往往在120-150公里，冬天100-120公里。對(duì)于這些血統(tǒng)不純的純電動(dòng)車(chē)來(lái)說(shuō)電池循環(huán)次數(shù)是否夠呢？
磷酸鐵鋰電池
這要分具體情況，如果是采用磷酸鐵鋰電池，那么120公里乘以2000次，也有24萬(wàn)公里續(xù)航，此外由于使用中你并不是每次都油門(mén)到底，并且每次都是從100%放電到0%再充滿，所以循環(huán)次數(shù)超2000也是很正常，這也保證了這些車(chē)的電池至少可以比整車(chē)壽命長(zhǎng)。
但另一類(lèi)采用了三元鋰電池的純電動(dòng)汽車(chē)就有點(diǎn)懸了，由于中國(guó)目前新能源車(chē)雖然有用三元鋰電做電池的，但是沒(méi)有人購(gòu)買(mǎi)，長(zhǎng)時(shí)間使用后的統(tǒng)計(jì)就更無(wú)從談起。但國(guó)外是有先例的，而且是個(gè)很著名的例子，日產(chǎn)LEAF（聆風(fēng)）是世界上銷(xiāo)量最大的純電動(dòng)車(chē)，從2011年上市到現(xiàn)在已經(jīng)賣(mài)出13萬(wàn)輛，銷(xiāo)量大并不意味著質(zhì)量好，主要是因?yàn)楸阋?，歐美上市以來(lái)一直是純電動(dòng)汽車(chē)中價(jià)格最低的，美元售價(jià)合人民幣18萬(wàn)。
NEC 改性錳酸鋰三元材料35Ah電池，晨風(fēng)汽車(chē)用
而這款車(chē)經(jīng)歷了3年的使用期后電池續(xù)航里程下降明顯的問(wèn)題集中爆發(fā)。這款車(chē)采用了NEC的改性錳酸鋰電池（也屬于三元鋰電池這一大類(lèi)，只是正極材料配比和摻雜略作調(diào)整），軟包單體35Ah。雖然日產(chǎn)不一定承認(rèn)這個(gè)問(wèn)題，但淘寶店銷(xiāo)售的拆機(jī)鋰電池可以說(shuō)明問(wèn)題，在電動(dòng)車(chē)聯(lián)盟的電池商家列表中，不論商家在深圳、廣州、武漢、長(zhǎng)沙、北京、大連，他們?nèi)加型环N拆機(jī)電芯：NEC改性錳酸鋰35Ah軟包大三元。其中一些單體成色很新，極耳都沒(méi)有剪切焊接的痕跡。他們實(shí)際都來(lái)自日產(chǎn)聆風(fēng)電動(dòng)汽車(chē)，本身出問(wèn)題的車(chē)數(shù)量多，工廠售后再把控不嚴(yán)，于是拆機(jī)電芯大量流出，被商家屯出來(lái)賣(mài)給DIY電摩的人用。
聆風(fēng)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題根源就在于它采用的電池循環(huán)次數(shù)比磷酸鐵鋰少很多，應(yīng)該在800次左右，如果你感興趣可以百度中搜一搜“聆風(fēng)電池老化過(guò)快”，或者在google上搜索“nissan leaf battery capacity loss”，都會(huì)看到這個(gè)問(wèn)題。日產(chǎn)還為此建立調(diào)查組，后續(xù)提供了更換電池的服務(wù)，整套電池組更換的價(jià)格為5500美元。
不幸的是這款車(chē)只換了一個(gè)名字就來(lái)到中國(guó)變成了東風(fēng)的純電動(dòng)汽車(chē)“啟辰-晨風(fēng)”了，借新名字每輛車(chē)拿到了國(guó)家和地方補(bǔ)助九萬(wàn)五千塊，這款車(chē)目前國(guó)內(nèi)售價(jià)26.78萬(wàn)-28.18萬(wàn)。
日產(chǎn)聆風(fēng)（LEAF）或 東風(fēng) 晨風(fēng)
包含晨風(fēng)在內(nèi)，所有工況測(cè)試?yán)m(xù)航200公里以下的純電動(dòng)汽車(chē)都不值得購(gòu)買(mǎi)，他們誕生之初的使命原本是向上級(jí)交差，借此拿到后續(xù)擴(kuò)產(chǎn)燃油車(chē)的資格。2010年時(shí)一汽、北汽等車(chē)企沒(méi)有想到新能源在2014年已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的汽車(chē)戰(zhàn)略發(fā)展方向，不是對(duì)付出幾個(gè)拼改的純電動(dòng)車(chē)送去申報(bào)新能源車(chē)國(guó)家目錄就萬(wàn)事大吉的。他們就算有計(jì)劃重新研發(fā)一款專門(mén)為電動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)的車(chē)型也要等四年后才會(huì)上市，而他們真的有這個(gè)研發(fā)實(shí)力么？我個(gè)人更傾向于幾年后這些車(chē)企依然靠引進(jìn)合資品牌的型號(hào)來(lái)銷(xiāo)售別人研發(fā)的純電動(dòng)汽車(chē)，操作手法可以參考聆風(fēng)變晨風(fēng)。
比亞迪 秦
所有車(chē)企中只有比亞迪例外，比亞迪從2003年收購(gòu)秦川汽車(chē)前就憋足了勁要做電動(dòng)汽車(chē)，不但電機(jī)、電控、電池的研發(fā)生產(chǎn)自己動(dòng)手，而且連正負(fù)極材料的源頭：礦山，都去爭(zhēng)奪控制權(quán)，世界第二大鋰輝石礦49%的股份持有者是比亞迪董事長(zhǎng)王傳福的表弟。除此之外還有多家礦山的股份。不夸張講，不論是純電動(dòng)汽車(chē)還是插電式混動(dòng)汽車(chē)，比亞迪產(chǎn)品的水準(zhǔn)至少領(lǐng)先國(guó)內(nèi)其他車(chē)企5-7年，就算拿到世界范圍，如果僅討論新能源車(chē)，那電機(jī)、電控、電池這三個(gè)最重要的部件比亞迪也是數(shù)一數(shù)二的水準(zhǔn)。
對(duì)比亞迪來(lái)說(shuō)新能源汽車(chē)是關(guān)乎企業(yè)存亡的產(chǎn)品，對(duì)其他車(chē)企來(lái)說(shuō)新能源汽車(chē)是關(guān)乎補(bǔ)貼多少的問(wèn)題。。
三、電池內(nèi)阻
沒(méi)有特別解釋的。
四、電池一致性
由于很多車(chē)企采用了磷酸鐵鋰電池，這種電池的單體容量可以達(dá)到200Ah，所以別看汽車(chē)電池容量巨大，單體數(shù)目還不算太多。但也有例外，那就是特斯拉，Model S另辟蹊徑，采用松下18650NCA電池，一共7623節(jié)，單節(jié)容量3.1Ah，2011年特斯拉總共買(mǎi)了2億顆這樣的電池，也就是僅夠生產(chǎn)Model S高配版兩萬(wàn)六千輛。
如果因?yàn)槟骋还?jié)電池導(dǎo)致剩下7622節(jié)正常的電池?zé)o法順利利用全部的3.1Ah容量，那這輛車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)就太失敗了，這里我們看到了鋰電池在一致性上的最極致的應(yīng)用。為了保證一致性，除了向松下提出非常嚴(yán)格的要求外，特斯拉還為電池做了一套價(jià)格不菲的電池管理系統(tǒng)，這套系統(tǒng)不但可以監(jiān)控每節(jié)電池的電壓和電流，實(shí)現(xiàn)合理的充放電，還可以保證他們的溫度一致。電池充放電曲線是否一致和電池溫度有很大關(guān)系，特斯拉底盤(pán)鋪滿了電池，不同位置的電池溫度差異很大，所以為了保證充放電曲線一致，首先要保證7623節(jié)電池的溫度一致，這靠一套雙向流動(dòng)的液冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，液體為50%的水和50%的乙二醇。
據(jù)行業(yè)專業(yè)人士分析，特斯拉的電池管理系統(tǒng)即便全部在中國(guó)生產(chǎn)，成本也在6000-8000美元，這相比電動(dòng)自行車(chē)電池組上100-200塊錢(qián)帶自動(dòng)均衡功能的充放電保護(hù)板要復(fù)雜多了，畢竟要控制的電芯數(shù)量從四百上升到七千。
電動(dòng)汽車(chē)中的鋰電池我們花費(fèi)了太多筆墨，這是因?yàn)檫@里的情況最復(fù)雜。下面我們說(shuō)說(shuō)鋰電池常見(jiàn)的說(shuō)法。
VI. 關(guān)于鋰電池的各種謠言（一）
謠言一：新電池買(mǎi)來(lái)要充放三次才會(huì)激活？
這是從多年前鎳鎘電池復(fù)制過(guò)來(lái)的說(shuō)法，鋰電池的激活是在工廠里進(jìn)行的，原材料經(jīng)過(guò)合漿、涂布、切片、輥壓、疊片、組裝電芯、烘烤、注電解液、化成、大電流測(cè)試，后就算完成了激活。普通人家里也沒(méi)有這種設(shè)備。這種建議甚至在某品牌的手機(jī)說(shuō)明書(shū)中出現(xiàn)過(guò)，也許是寫(xiě)說(shuō)明書(shū)的人一直復(fù)制從前的版本，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。
鋰電池買(mǎi)來(lái)時(shí)你會(huì)發(fā)現(xiàn)大都還剩余30%左右電量，這是工廠庫(kù)存時(shí)最理想的剩余電量。
鋰電池激活過(guò)程，這種設(shè)備你有么？
謠言二：鋰電池要用光電再充？
這也是來(lái)自10年前鎳鎘的說(shuō)法，那種電池有記憶效應(yīng)，所以要放光后再充。之前我們?cè)诔浞虐俜直葘?duì)壽命的影響中有個(gè)例子：
工廠標(biāo)注：每次從0%充放到100%，1C放，0.3C充，500次后容量衰減到80%
每次電量的循環(huán)都在25%-75%，1C放，0.3C充，2000次后容量衰減到80%
每次電量的循環(huán)都在50%-100%，1C放，0.3充，1800次后容量衰減到80%
后兩種做法雖然每次只用了一半的電量，但循環(huán)次數(shù)一個(gè)是之前的4倍，一個(gè)是之前的3.6倍，所以全壽命期放出的能力還是比深充深放的方式多1倍。這就是所謂的“淺充淺放有利于延長(zhǎng)壽命”。0%-100%屬于深充深放，是最耗費(fèi)壽命的一種用法。所以手機(jī)電池隨用隨充，不要追求時(shí)時(shí)刻刻滿電，也不要經(jīng)常用到自動(dòng)關(guān)機(jī)，這樣對(duì)電池壽命最有益。
這樣時(shí)并不代表電池中一點(diǎn)電都沒(méi)有了
但還需要注意的是，我們把手機(jī)、平板用到自動(dòng)關(guān)機(jī)時(shí)并不是電池電量0%的時(shí)候，一般來(lái)說(shuō)手機(jī)廠商設(shè)計(jì)電池電壓低于3.0V時(shí)就自動(dòng)關(guān)閉了，實(shí)際電池放電到2.7V以下才會(huì)傷到電池，3.0V時(shí)電池里至少還有5%的剩余電量，所以即便用到自動(dòng)關(guān)機(jī)也不要太擔(dān)心傷到電池，只不過(guò)每次都用這么光也算準(zhǔn)深充深放了。
謠言三：邊打電話邊充電，手機(jī)會(huì)爆炸？
這個(gè)謠言的依據(jù)可能是，這樣做會(huì)導(dǎo)致電池溫度比僅充電時(shí)溫度高。如果說(shuō)溫度會(huì)更高還是有一定道理的，因?yàn)槌潆姇r(shí)能量轉(zhuǎn)化效率通常只有85%，剩下15%的能量就是廢熱；打電話時(shí)基帶芯片也處于工作狀態(tài)，也在發(fā)熱，尤其是打電話時(shí)手機(jī)的一側(cè)還貼在散熱不好的臉上，這3個(gè)因素都加重了電池上的溫度。
但如果真像謠言中所說(shuō)，你每周你都應(yīng)該聽(tīng)說(shuō)某某同事被炸到臉了吧？所以真相是只會(huì)造成手機(jī)電池內(nèi)部溫度升高，并沒(méi)有太嚴(yán)重后果。
謠言四：充電時(shí)間不要超過(guò)12小時(shí)，轉(zhuǎn)綠燈后多充1小時(shí)可以多充10%電量？
為了防止電池爆炸，行業(yè)內(nèi)是按十億分之一級(jí)別故障率設(shè)計(jì)的，但不論過(guò)程和工藝如何控制，單一步驟都達(dá)不到這么高的安全程度，所以采用的是兩級(jí)。充電器上有一級(jí)，電池保護(hù)板上有一級(jí)。每一級(jí)保證十萬(wàn)分之一的故障率是可以實(shí)現(xiàn)的，那么兩個(gè)同時(shí)出問(wèn)題導(dǎo)致電池爆炸就是百億分之一。
充電器一側(cè)是這樣設(shè)計(jì)的，先采用恒流方式充電，在充到大約75%電量時(shí)以4.2V的恒壓方式充電，這時(shí)電流會(huì)因電池電壓的增高而慢慢下降，充電器在不斷判斷電流大小，直到電流小于某個(gè)值，比如20mA，然后綠燈亮起。
接下來(lái)充電器做什么事呢？這要看你采用什么控制芯片來(lái)做充電器了。芯片的控制方式?jīng)Q定之后充電器做什么事。
充電器中的充放電管理芯片
1、TI的BQ2057系列充電芯片，Linear的LT1800系列就是讓座充徹底關(guān)斷充電回路，那么在座充上再放置10個(gè)小時(shí)也是毫無(wú)影響。
2、座充繼續(xù)進(jìn)行恒壓充電，并嚴(yán)格控制電壓不超出4.2V，無(wú)疑再多充幾小時(shí)，確實(shí)可以增加電量。不過(guò)從轉(zhuǎn)綠燈到4.2V的過(guò)程中增加不到0.1%的電量，沒(méi)什么用。
3、Maxim的1679芯片在很多手機(jī)中內(nèi)部也會(huì)看到，它采用脈沖方式充電，它在顯示綠燈的時(shí)候，就是電池已經(jīng)100%充飽了，當(dāng)然再放置一個(gè)小時(shí)，它也不會(huì)過(guò)充。也就是說(shuō)不但很多充電器綠燈時(shí)就停止充電了，連手機(jī)本身都拒絕再充入電流了。
4、座充繼續(xù)充電，但是它的電流控制很糟糕，不小心就使電池超出了4.2V，而且繼續(xù)往上跑。那過(guò)充就發(fā)生了，什么時(shí)候電壓到了5V就離爆炸不遠(yuǎn)了，不過(guò)除了充電器外，電池一側(cè)也有保護(hù)，所以垃圾充電器賣(mài)的很多，電池爆炸的事情卻不常見(jiàn)。
典型垃圾充電器，別買(mǎi)
最后一種是典型的垃圾充電器，你如果是手機(jī)插用這種東西充電，手機(jī)內(nèi)部的充電管理芯片也能在充滿時(shí)切斷電流。但如果你是把電池拿出來(lái)接在這類(lèi)充電器上，那說(shuō)不定就要鼓包，甚至爆炸了。
謠言五：夜間電網(wǎng)電壓波動(dòng)比較大，鋰電池比較嬌貴，所以不要夜間充電？
如果真是這樣，全世界每天晚上都?jí)牡艉脦装偃f(wàn)顆電池，早起起來(lái)一看，電池廢了？實(shí)際情況是從220V市電變到5V電壓，再?gòu)?V電壓變換到給電池充電的電壓，中間經(jīng)過(guò)好幾道電壓變換的步驟，每一步的輸出電壓都是合格的。即便220V那端再怎么波動(dòng)，都不會(huì)影響到電池充電的電壓。這種謠言的說(shuō)法改換一種場(chǎng)景就是：臺(tái)風(fēng)鯰魚(yú)將登陸福建，所以請(qǐng)北京市民遠(yuǎn)離公園和護(hù)城河等水域，以免危及生命安全?？瓷先ナ峭w恤人的，實(shí)際那邊臺(tái)風(fēng)再大，護(hù)城河也不會(huì)因此風(fēng)浪大作。
傳言：鋰聚合物電芯比18650電芯更安全？
這種說(shuō)法有一定道理，爆炸分兩類(lèi)：一類(lèi)是電池內(nèi)部短路后溫度急劇增加出現(xiàn)燃燒，產(chǎn)生爆炸；第二類(lèi)是電池內(nèi)部產(chǎn)生氣體，并沒(méi)有燃燒，氣體撐爆了外殼。聚合物電芯很大程度上避免了第二類(lèi)爆炸的原因，聚合物電芯沒(méi)有封閉在固定體積內(nèi)，一旦使用不當(dāng)，電解液產(chǎn)生了氣體電芯就鼓起來(lái)了，有時(shí)還會(huì)撐破外皮，氣體泄漏出去，由于故障電池雖然也會(huì)失效，但避免了爆炸。
同型號(hào)聚合物電池，左邊正常，右邊鼓包了，但也因此沒(méi)有爆炸
聚合物電芯有鼓漲的空間
18650電芯也有安全閥，一旦產(chǎn)生氣體壓力增加到一定程度閥門(mén)會(huì)切斷電路，于是電池就沒(méi)有電壓也不能繼續(xù)使用了，但是很多國(guó)產(chǎn)18650的閥門(mén)并不可靠，所以相比聚合物可以鼓包的特性來(lái)說(shuō)，18650電芯確實(shí)更容易爆炸。
鋼殼沒(méi)有空間泄放氣體，爆炸
而且采用三元材料的鋰電池只要正極物質(zhì)暴露在空氣中，與其中的氧、水接觸，都極易發(fā)生燃燒，我從前還認(rèn)為松下、三洋這些品牌的不會(huì)，只有國(guó)產(chǎn)的垃圾電芯才會(huì)燃燒、爆炸，后來(lái)看過(guò)一期鋰電池爆炸的科普節(jié)目，發(fā)現(xiàn)只要刺穿18650電芯他們?nèi)慷紩?huì)燃燒。進(jìn)口高檔和國(guó)產(chǎn)只是在安全閥門(mén)上有差異才導(dǎo)致了進(jìn)口的更安全。
傳言：電量顯示為什么經(jīng)常不準(zhǔn)？
移動(dòng)設(shè)備的電池電量顯示目前有2種做法，一種是蘋(píng)果早在iPhone3GS就開(kāi)始用的庫(kù)侖計(jì)測(cè)電量，是統(tǒng)計(jì)流過(guò)的電荷數(shù)量，所以精確度很高。另一種是電壓擬合方式判斷電量，這種方式誤差大。
三元材料鋰電池 放電曲線
這是一個(gè)容量2600mAh三元材料鋰電池，1A放電，25℃下的放電曲線，縱軸是電壓，橫軸是時(shí)間。手機(jī)生產(chǎn)中采購(gòu)?fù)恍吞?hào)電池，一致性好的電池的放電曲線幾乎相同，把電量百分比對(duì)應(yīng)的電壓點(diǎn)記錄下來(lái)，就可以形成一個(gè)【電壓-電量】的對(duì)照表，只要測(cè)量電壓，就能對(duì)應(yīng)知道剩余電量。這就是電壓擬合的原理。但我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，A段電壓隨電量變化比較明顯，B段電量變化很多，但電壓不怎么變。所以B段電量顯示的誤差就更容易大。這是誤差產(chǎn)生的原因之一。
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另一個(gè)原因?qū)φ`差產(chǎn)生更大的影響：溫度。
溫度變化對(duì)電量測(cè)量誤差的影響
同一顆電池不同溫度下放電曲線不同，上圖就是剛剛那顆電池在15℃和25℃下的放電曲線，一個(gè)溫度對(duì)應(yīng)一條線，兩個(gè)綠點(diǎn)是電壓相同的點(diǎn)，按剛剛【電壓-電量】對(duì)照表去顯示電量，就會(huì)造成10%的誤差，那么你說(shuō)這不要緊，可以在5℃、15℃、25℃、35℃……不同溫度下測(cè)試后多做幾張對(duì)應(yīng)表，顯示電量前先測(cè)溫度，再判斷用哪張【電壓-電量】對(duì)照表，問(wèn)題不就解決了嗎？沒(méi)錯(cuò)，這樣確實(shí)能進(jìn)一步減少誤差，但我要說(shuō)，放電曲線的變化還隨負(fù)載也有相當(dāng)大的變化呢，還隨電池所處的壽命周期的位置也有小幅度變化呢。你難道為了顯示電量，要做出一張【n種溫度×m種負(fù)載×q種壽命點(diǎn) — 電量】的對(duì)照表嗎？差不多得了，又不是做實(shí)驗(yàn)。于是低成本的移動(dòng)設(shè)備不愿意用庫(kù)侖計(jì)，也就干脆不用數(shù)字顯示了，成本又高又不準(zhǔn)，干脆設(shè)四個(gè)LED燈，每個(gè)燈代表25%電量，管他準(zhǔn)不準(zhǔn)。
全文總結(jié)：
這篇文章并沒(méi)有說(shuō)的太全，比如磷酸鐵鋰電池在低溫下（-10℃）容量減半，在-30℃下甚至無(wú)法工作；鋰電池為什么不能低于0℃充電；過(guò)充和過(guò)放后電池是如何損壞的；手機(jī)電池鼓包是不是電池質(zhì)量問(wèn)題等等。但這篇文章已經(jīng)很長(zhǎng)了，以后有空再寫(xiě)吧……
