鋰電池在生活中的應(yīng)用突然擴大了，主要源于智能手機、穿戴設(shè)備、電動自行車和新能源汽車的廣泛使用，這些年來關(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單應(yīng)用到復(fù)雜應(yīng)用一一說起。
衡量電池性能好壞，有以下幾個重要指標：
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。1C放電就代表1小時內(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電動汽車中使用的每顆電池容量是200AH，則這個電池1C放電電流就是200安培。一個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
從上圖測試結(jié)果可知這顆動力電池使用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。這個值的具體含義每個工廠可能略有不同，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，我們舉幾個例子。
1、充放電強度對循環(huán)次數(shù)的影響
工廠標注：每次從0%充放到100%，1C放，0.3C充，500次后容量衰減到80%，這是最嚴苛的測試循環(huán)，也可以不這么嚴格，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、淺充淺放對壽命的影響
工廠標注：每次從0%充放到100%，1C放，0.3C充，500次后容量衰減到80%，是最嚴苛的測試循環(huán)，也可以不這么嚴格，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
這個參數(shù)隨負載輕重、溫度等因素隨時變化，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)備測量，普通萬用表不行。
測量電池內(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非常關(guān)鍵，電池組規(guī)模越大對一致性要求越高。
下面幾頁我們將按應(yīng)用的難易程度：
1、手機、平板、穿戴設(shè)備中的鋰電池
2、筆記本電腦和移動電源中的鋰電池
3、電動自行車中的鋰電池
4、電動汽車中的鋰電池
分別介紹一些知識，這樣分頁是按電池規(guī)模從小到大排序的。
I. 手機、平板、穿戴設(shè)備中的鋰電池
為什么說這個領(lǐng)域是最簡單的呢？因為這些設(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，會根據(jù)使用要求對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此項要求很低。你很難一個小時內(nèi)把滿電的手機用到自動關(guān)機吧？也沒人會設(shè)計一個續(xù)航只有1小時的數(shù)碼設(shè)備。至少都可以續(xù)航3小時，所以電池的放電倍率達到0.3C左右就能滿足需求，充電要求往往也很低，通常3-4小時充滿的數(shù)碼設(shè)備大家都能接受，所以充電上對電池提出的要求也是0.3C左右。
不論國產(chǎn)還是松下、三星之類的進口鋰電池，1C放電是最起碼的規(guī)格，數(shù)碼設(shè)備對電池放電的要求都遠低于電池行業(yè)的普遍標準。充電倍率上和電池行業(yè)目前能做到的基礎(chǔ)指標大致相當，如果沒有極特殊設(shè)計一般也不用擔(dān)心。
OPPO的電池閃充特性，對充電提出了較高要求
最近手機行業(yè)出現(xiàn)了特例，以O(shè)PPO為代表提出了快充的特性，實際上對電池廠商提出了特殊需求。以O(shè)PPO最新的N3來說，VOOC閃充承諾30分鐘充滿75%的電量，這算下來就是1.5C的充電電流，是普通手機電池充電倍率的10倍，N3賣3999元也貴的有道理，起碼這個電池就會比一般電池貴一、二倍。
二、充放電循環(huán)次數(shù)
數(shù)碼設(shè)備中，手機算是使用強度最高的產(chǎn)品，我們按一天一充計算，循環(huán)次數(shù)是500次就是500天壽命，這樣算對嗎？其實是脫離了使用條件，所以是錯的。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%。但我們平時使用手機放電倍率遠小于1C，往往是0.01C-0.5C之間。所以循環(huán)次數(shù)通?？梢?00次后還有80%電量剩余，這已經(jīng)2年時間了，手機也快過時了。蘋果在這方面設(shè)計的很精明，它有意不使用大電量的電池，不但可以獲得輕薄的優(yōu)勢，還因為2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續(xù)航少了，也是確有原因的，之后分析。
隨時保持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，但有時也會發(fā)現(xiàn)不到2年續(xù)航就明顯下降了，這個原因也是有解釋的，看完整篇文章你就會知道。
三、電池內(nèi)阻
沒有特別解釋的。
四、電池一致性
沒有特別解釋的。
II. 筆記本電腦和移動電源中的鋰電池
筆記本電池規(guī)格常見的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，和電池倉形狀。
4芯筆記本電池
這種說法也可以形容移動電源，市售正經(jīng)品牌的移動電源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為了搶占中國市場，對大訂單采取低價，甚至賠本賣1美元/顆，所以很多大牌子移動電源廠商很喜歡用這種既便宜質(zhì)量又好的電芯，也因為單顆容量為2600，所以移動電源的容量經(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小時就放光電的情況，所以放電倍率1C對他們來說已經(jīng)足夠，充電的要求也不高，比如筆記本電池在3-4小時內(nèi)充滿大家都可以接受。而對移動電源來說對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移動電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)
以目前市場中10400mAh（3.7V）的移動電源來說，最大輸出電流為2A（5V），也就是用最大電流也需要3.7個小時才能放光電，放電倍率只要滿足0.3C都夠用。充電方面，通常的規(guī)格是10400mAh配備一個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)廠商也可以購買電池市場中性能最低檔（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)
筆記本和移動電源使用頻率相較于手機大幅降低，手機最多三天充一次，但是移動電源和筆記本平均下來往往一周都不一定能完成一次充放電，這樣算下來，只要保證50次充放電壽命就能撐一年。對于成熟的鋰電池來說最差最差也能提供300次的循環(huán)壽命，這個次數(shù)對使用筆記本和移動電源的人來說都夠正常使用6年的了。
而我們往往用不到這么久就更新?lián)Q代了，所以尤其是移動電源這個行業(yè)，實際使用中的輕負載和低頻率的充放電次數(shù)，讓我們很難察覺到產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。一些無良的廠商就會用最差的電芯，甚至把拆機電芯用在移動電源上。拆機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次也足夠讓移動電源撐上兩年時間，所以廢物利用買來裝移動電源里面，根本不會有人發(fā)現(xiàn)。
相對移動電源來說，筆記本中的原配的電池電芯都來自國際大廠。但我們也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)周圍有人的筆記本買來不到2年電池續(xù)航就大幅下降了，這是什么原因呢？
還記得上一頁說到平板電腦使用周期不頻繁，但有的也會出現(xiàn)1-2年，電池續(xù)航就大幅下降吧？其實他們都是由同一個原因引起的：電池保存不當。
如果你經(jīng)常沒事就把電池充滿，或者充電線一直插在設(shè)備上，那就隨時維持最高電量，電池容量就會快速減少。這個原因涉及到鋰電池的結(jié)構(gòu)。
鋰電池內(nèi)部簡圖
鋰電池的正極是由含有鋰離子的金屬氧化物組成，負極一般是石墨構(gòu)成的晶格，充電時鋰離子向石墨一端移動，最終鉆入由石墨構(gòu)成的穩(wěn)定的晶格中，蓄勢待發(fā)?？梢匀菁{鋰離子的晶格越多，可以移動的鋰離子越多，電池容量越大。長期滿電存放主要影響的是可以移動的鋰離子數(shù)量，因為滿電后電池達到4.2V電壓，維持的高電壓讓電解液和電池的正負極均發(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，膜越厚可以移動的到負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。
負極石墨組成的“小房子”，供鋰離子鉆入鉆出
什么算“長期”呢？在我看來7天就已經(jīng)足夠造成惡劣影響了。有多惡劣？這里有個例子，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月份買來同時存放，A剩余電量30%存放，B充滿100%存放，3個月后測試電池容量，A容量為最初的98%，B容量為最初的60%。沒錯，影響就是如此惡劣，所以你的筆記本電池經(jīng)常長期維持高電壓，一年后續(xù)航大幅下降也就不要稀奇了。手機是最不容易遇到長期滿電存放的設(shè)備，因為即便充滿了，也一直在使用，不到幾個小時電壓就降下來了。但手機偶爾也會遇到這個問題，比如充滿電后關(guān)機了，這時沒有任何耗電，電池就一直維持高壓，也許一周后你打開盒子一看，電池已經(jīng)鼓包了。
正確的做法是充30%-40%的電量，然后長期保存。
三、電池內(nèi)阻
沒有特別解釋的。
四、電池一致性
木桶效應(yīng)說的是一個木桶能盛多少水取決于圍城木頭中最短的那個木片的高度，放在鋰電池組上來形容一致性再好不過了。電池一致性表現(xiàn)不好對并聯(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因為某種原因容量下降的比較快，很快容量就只剩下75%了，他們6個是并聯(lián)在一起的，那么放電過程中第三顆電池會最早達到放電終止電壓，于是不論另外5顆電池還有沒有電量，電池組放電都會停止。充電時也是一樣。結(jié)果另外5顆電池沒有任何問題，也都跟著有問題的18650同步充放電，這組電池從外部看就是嚴重容量衰減的。實際上里面只有一顆有問題。這就是電池一致性的重要性的體現(xiàn)。
III. 電動自行車中的鋰電池
綠源、新日等品牌從2010年開始進入每個家庭，但那時絕大多數(shù)電動車用的都是鉛酸電池。從2012年后開始出現(xiàn)了采用鋰電池的電動自行車，常見的規(guī)格是電壓36V-48V，容量8Ah-12Ah。帶腳蹬子的那種電動自行車如果使用48V12Ah的鋰電池，純電續(xù)航達50公里。
一、充放電倍率
驅(qū)動自行車對充電方面沒有特別要求，常見的充電倍率是0.1C-0.3C之間，電池廠輕松達標，但放電倍率上稍高，至少要滿足1C，這對電池廠來說壓力也不大。但是目前還有一種電動摩托車，采用踏板摩托車外形，時速甚至可以超過100km/h，這種車對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車，選購電池時要計算好。
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種類型：磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池，動力三元電池。他們最高的放電倍率分別是：2C，1.5C，10C。你也可以通過增大電池組的容量來提升1C放電對應(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，動力三元鋰電約800次。但是由于電動自行車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，時間上會提前，大約是單體壽命周期的1/4到1/2。
當然，這也和使用習(xí)慣相關(guān)。剛剛說過的一切規(guī)律在這里都適用，因為我們這里涉及到另一種正極材料：磷酸鐵鋰了，所以要單說一下。
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)勢在于循環(huán)次數(shù)多，好保養(yǎng)。比如還是剛剛所說的條件，三元鋰電滿電存放3個月，電池容量衰減到初始的60%，但磷酸鐵鋰面對這樣嚴酷的存放條件還可以保持90%，雖然也損失了，但遠沒有三元鋰電那么嚴重。
這個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)存儲能量還不到總能量的1%，即便充滿后，放置幾分鐘電壓也會回落到3.2V。所以磷酸鐵鋰自動維持低的電壓應(yīng)力。不容易形成鈍化膜。
三、電池內(nèi)阻
沒有特別解釋的。
四、電池一致性
一致性問題更加重要，目前電動自行車采用的單體電池大致有2類：
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-500個。
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-30個。
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條電池組在任何時候充放電都要求電壓差在0.02V以內(nèi)，聽上去要求很高，但實際上卻不像想象中的難，因為18650電池的工藝已經(jīng)非常成熟，同批次電池的一致性相當?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顆工作起來同步就沒問題了，總得來說大單體電池成組后在一致性上出現(xiàn)問題的幾率更小。不利因素也有，如果是磷酸鐵鋰的大單體電池，一致性會比三元鋰電差很多，所以電池組都需要再添加一個自動均衡的電路，在每次充電的末尾判斷哪一顆電池需要單獨多充一會兒電，來解決磷酸鐵鋰一致性不佳的弱點。
一致性問題在這里已經(jīng)上升到很重要的地位，但還沒有到極致。
IV. 電動汽車中的鋰電池
電動汽車中的鋰電池是最復(fù)雜的應(yīng)用，因為電池面臨大功率充放、大容量存放、高頻率使用、長時間行駛等需求，所用的電池均是正規(guī)大廠高規(guī)格產(chǎn)品，電動汽車里淘汰出來的廢舊電芯往往給電動自行車裝上，都仍有用武之地（當然，這屬于奸商行為），通常的做法是淘汰給儲能電站用來儲存風(fēng)能、太陽能。
一、充放電倍率
根據(jù)不同車，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，秦的電動機最大功率是110KW，秦的電池就要求10C的放電倍率。比亞迪的另一個純電動車e6的電池擁有目前乘用車最大的電池容量：63KWh，所以要實現(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。純電動汽車電池容量最大的公交車，比如比亞迪的13.8米長的電動大巴車K9，電池容量324KWh，由于電池容量巨大，對于180KW的功率來說電池放電倍率只需要0.5C即可。
比亞迪K9電動大巴賣到以色列
還有一些非插電式混動汽車，電池容量僅有1.5KWh，但電動機的最高功率達到30KW，則這些汽車中用到的電池放電倍率可能有20C，這相比移動電源的應(yīng)用場景0.2C來說大了100多倍。
凱美瑞混動版，就需要用動力電池，放電倍率較高
純電動汽車大都設(shè)置了快充和慢充兩種充電方式，快充最慢2小時充滿，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)
新能源汽車的設(shè)計時，電池壽命要長于整車壽命。所以電池壽命至少保證車輛正常行駛30萬公里，這一點絕大部分已經(jīng)發(fā)布的純電、混動車都沒有問題。以比亞迪e6來說，純電續(xù)航300公里，電池容量63KWh，按2000次循環(huán)壽命算，就是60萬公里（實際是略少于60萬公里的，想想為什么？）這遠遠超過一般車主對總里程的需求。
比亞迪e6出租車司機
總里程超過50萬公里的e6
實際測試中比亞迪從2010開始在深圳運營850輛e6出租車，到現(xiàn)在為止已經(jīng)有幾十輛車的總里程超過50萬公里，我7月份曾經(jīng)去深圳專門探查e6純電動出租車的情況，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50萬公里的司機，他以名譽保證，不但沒換過電池，續(xù)航也沒有明顯下降，巧合的是汽車之家曾經(jīng)測試過這位司機車的續(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。
比亞迪純電動汽車 e6
目前出現(xiàn)的新能源車，尤其是純電動汽車，除了比亞迪領(lǐng)先全行業(yè)5-7年外，其他自有品牌車企發(fā)布的產(chǎn)品都是4年前接到中央發(fā)展新能源的通知進而研發(fā)出的，均是燃油車架子扔掉發(fā)動機和油箱，塞進電動機和電池改裝而來。特點是工況下續(xù)航在150-180公里（一定會到150公里的，因為達到150公里國家和地方補助都上一個臺階哦！），而這些車實際續(xù)航夏天往往在120-150公里，冬天100-120公里。對于這些血統(tǒng)不純的純電動車來說電池循環(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24萬公里續(xù)航，此外由于使用中你并不是每次都油門到底，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，這也保證了這些車的電池至少可以比整車壽命長。
但另一類采用了三元鋰電池的純電動汽車就有點懸了，由于中國目前新能源車雖然有用三元鋰電做電池的，但是沒有人購買，長時間使用后的統(tǒng)計就更無從談起。但國外是有先例的，而且是個很著名的例子，日產(chǎn)LEAF（聆風(fēng)）是世界上銷量最大的純電動車，從2011年上市到現(xiàn)在已經(jīng)賣出13萬輛，銷量大并不意味著質(zhì)量好，主要是因為便宜，歐美上市以來一直是純電動汽車中價格最低的，美元售價合人民幣18萬。
NEC 改性錳酸鋰三元材料35Ah電池，晨風(fēng)汽車用
而這款車經(jīng)歷了3年的使用期后電池續(xù)航里程下降明顯的問題集中爆發(fā)。這款車采用了NEC的改性錳酸鋰電池（也屬于三元鋰電池這一大類，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)不一定承認這個問題，但淘寶店銷售的拆機鋰電池可以說明問題，在電動車聯(lián)盟的電池商家列表中，不論商家在深圳、廣州、武漢、長沙、北京、大連，他們?nèi)加型环N拆機電芯：NEC改性錳酸鋰35Ah軟包大三元。其中一些單體成色很新，極耳都沒有剪切焊接的痕跡。他們實際都來自日產(chǎn)聆風(fēng)電動汽車，本身出問題的車數(shù)量多，工廠售后再把控不嚴，于是拆機電芯大量流出，被商家屯出來賣給DIY電摩的人用。
聆風(fēng)出現(xiàn)這樣的問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)電池老化過快”，或者在google上搜索“nissan leaf battery capacity loss”，都會看到這個問題。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格為5500美元。
不幸的是這款車只換了一個名字就來到中國變成了東風(fēng)的純電動汽車“啟辰-晨風(fēng)”了，借新名字每輛車拿到了國家和地方補助九萬五千塊，這款車目前國內(nèi)售價26.78萬-28.18萬。
日產(chǎn)聆風(fēng)（LEAF）或 東風(fēng) 晨風(fēng)
包含晨風(fēng)在內(nèi)，所有工況測試續(xù)航200公里以下的純電動汽車都不值得購買，他們誕生之初的使命原本是向上級交差，借此拿到后續(xù)擴產(chǎn)燃油車的資格。2010年時一汽、北汽等車企沒有想到新能源在2014年已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的汽車戰(zhàn)略發(fā)展方向，不是對付出幾個拼改的純電動車送去申報新能源車國家目錄就萬事大吉的。他們就算有計劃重新研發(fā)一款專門為電動車設(shè)計的車型也要等四年后才會上市，而他們真的有這個研發(fā)實力么？我個人更傾向于幾年后這些車企依然靠引進合資品牌的型號來銷售別人研發(fā)的純電動汽車，操作手法可以參考聆風(fēng)變晨風(fēng)。
比亞迪 秦
所有車企中只有比亞迪例外，比亞迪從2003年收購秦川汽車前就憋足了勁要做電動汽車，不但電機、電控、電池的研發(fā)生產(chǎn)自己動手，而且連正負極材料的源頭：礦山，都去爭奪控制權(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，不論是純電動汽車還是插電式混動汽車，比亞迪產(chǎn)品的水準至少領(lǐng)先國內(nèi)其他車企5-7年，就算拿到世界范圍，如果僅討論新能源車，那電機、電控、電池這三個最重要的部件比亞迪也是數(shù)一數(shù)二的水準。
對比亞迪來說新能源汽車是關(guān)乎企業(yè)存亡的產(chǎn)品，對其他車企來說新能源汽車是關(guān)乎補貼多少的問題。。
三、電池內(nèi)阻
沒有特別解釋的。
四、電池一致性
由于很多車企采用了磷酸鐵鋰電池，這種電池的單體容量可以達到200Ah，所以別看汽車電池容量巨大，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年特斯拉總共買了2億顆這樣的電池，也就是僅夠生產(chǎn)Model S高配版兩萬六千輛。
如果因為某一節(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，那這輛車的動力系統(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格的要求外，特斯拉還為電池做了一套價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，這靠一套雙向流動的液冷系統(tǒng)實現(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)即便全部在中國生產(chǎn)，成本也在6000-8000美元，這相比電動自行車電池組上100-200塊錢帶自動均衡功能的充放電保護板要復(fù)雜多了，畢竟要控制的電芯數(shù)量從四百上升到七千。
電動汽車中的鋰電池我們花費了太多筆墨，這是因為這里的情況最復(fù)雜。下面我們說說鋰電池常見的說法。
VI. 關(guān)于鋰電池的各種謠言（一）
謠言一：新電池買來要充放三次才會激活？
這是從多年前鎳鎘電池復(fù)制過來的說法，鋰電池的激活是在工廠里進行的，原材料經(jīng)過合漿、涂布、切片、輥壓、疊片、組裝電芯、烘烤、注電解液、化成、大電流測試，后就算完成了激活。普通人家里也沒有這種設(shè)備。這種建議甚至在某品牌的手機說明書中出現(xiàn)過，也許是寫說明書的人一直復(fù)制從前的版本，沒有發(fā)現(xiàn)錯誤。
鋰電池買來時你會發(fā)現(xiàn)大都還剩余30%左右電量，這是工廠庫存時最理想的剩余電量。
鋰電池激活過程，這種設(shè)備你有么？
謠言二：鋰電池要用光電再充？
這也是來自10年前鎳鎘的說法，那種電池有記憶效應(yīng)，所以要放光后再充。之前我們在充放百分比對壽命的影響中有個例子：
工廠標注：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)一個是之前的4倍，一個是之前的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壽命”。0%-100%屬于深充深放，是最耗費壽命的一種用法。所以手機電池隨用隨充，不要追求時時刻刻滿電，也不要經(jīng)常用到自動關(guān)機，這樣對電池壽命最有益。
這樣時并不代表電池中一點電都沒有了
但還需要注意的是，我們把手機、平板用到自動關(guān)機時并不是電池電量0%的時候，一般來說手機廠商設(shè)計電池電壓低于3.0V時就自動關(guān)閉了，實際電池放電到2.7V以下才會傷到電池，3.0V時電池里至少還有5%的剩余電量，所以即便用到自動關(guān)機也不要太擔(dān)心傷到電池，只不過每次都用這么光也算準深充深放了。
謠言三：邊打電話邊充電，手機會爆炸？
這個謠言的依據(jù)可能是，這樣做會導(dǎo)致電池溫度比僅充電時溫度高。如果說溫度會更高還是有一定道理的，因為充電時能量轉(zhuǎn)化效率通常只有85%，剩下15%的能量就是廢熱；打電話時基帶芯片也處于工作狀態(tài)，也在發(fā)熱，尤其是打電話時手機的一側(cè)還貼在散熱不好的臉上，這3個因素都加重了電池上的溫度。
但如果真像謠言中所說，你每周你都應(yīng)該聽說某某同事被炸到臉了吧？所以真相是只會造成手機電池內(nèi)部溫度升高，并沒有太嚴重后果。
謠言四：充電時間不要超過12小時，轉(zhuǎn)綠燈后多充1小時可以多充10%電量？
為了防止電池爆炸，行業(yè)內(nèi)是按十億分之一級別故障率設(shè)計的，但不論過程和工藝如何控制，單一步驟都達不到這么高的安全程度，所以采用的是兩級。充電器上有一級，電池保護板上有一級。每一級保證十萬分之一的故障率是可以實現(xiàn)的，那么兩個同時出問題導(dǎo)致電池爆炸就是百億分之一。
充電器一側(cè)是這樣設(shè)計的，先采用恒流方式充電，在充到大約75%電量時以4.2V的恒壓方式充電，這時電流會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，直到電流小于某個值，比如20mA，然后綠燈亮起。
接下來充電器做什么事呢？這要看你采用什么控制芯片來做充電器了。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個小時也是毫無影響。
2、座充繼續(xù)進行恒壓充電，并嚴格控制電壓不超出4.2V，無疑再多充幾小時，確實可以增加電量。不過從轉(zhuǎn)綠燈到4.2V的過程中增加不到0.1%的電量，沒什么用。
3、Maxim的1679芯片在很多手機中內(nèi)部也會看到，它采用脈沖方式充電，它在顯示綠燈的時候，就是電池已經(jīng)100%充飽了，當然再放置一個小時，它也不會過充。也就是說不但很多充電器綠燈時就停止充電了，連手機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。那過充就發(fā)生了，什么時候電壓到了5V就離爆炸不遠了，不過除了充電器外，電池一側(cè)也有保護，所以垃圾充電器賣的很多，電池爆炸的事情卻不常見。
典型垃圾充電器，別買
最后一種是典型的垃圾充電器，你如果是手機插用這種東西充電，手機內(nèi)部的充電管理芯片也能在充滿時切斷電流。但如果你是把電池拿出來接在這類充電器上，那說不定就要鼓包，甚至爆炸了。
謠言五：夜間電網(wǎng)電壓波動比較大，鋰電池比較嬌貴，所以不要夜間充電？
如果真是這樣，全世界每天晚上都壞掉好幾百萬顆電池，早起起來一看，電池廢了？實際情況是從220V市電變到5V電壓，再從5V電壓變換到給電池充電的電壓，中間經(jīng)過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，都不會影響到電池充電的電壓。這種謠言的說法改換一種場景就是：臺風(fēng)鯰魚將登陸福建，所以請北京市民遠離公園和護城河等水域，以免危及生命安全。看上去是挺體恤人的，實際那邊臺風(fēng)再大，護城河也不會因此風(fēng)浪大作。
傳言：鋰聚合物電芯比18650電芯更安全？
這種說法有一定道理，爆炸分兩類：一類是電池內(nèi)部短路后溫度急劇增加出現(xiàn)燃燒，產(chǎn)生爆炸；第二類是電池內(nèi)部產(chǎn)生氣體，并沒有燃燒，氣體撐爆了外殼。聚合物電芯很大程度上避免了第二類爆炸的原因，聚合物電芯沒有封閉在固定體積內(nèi)，一旦使用不當，電解液產(chǎn)生了氣體電芯就鼓起來了，有時還會撐破外皮，氣體泄漏出去，由于故障電池雖然也會失效，但避免了爆炸。
同型號聚合物電池，左邊正常，右邊鼓包了，但也因此沒有爆炸
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會切斷電路，于是電池就沒有電壓也不能繼續(xù)使用了，但是很多國產(chǎn)18650的閥門并不可靠，所以相比聚合物可以鼓包的特性來說，18650電芯確實更容易爆炸。
鋼殼沒有空間泄放氣體，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，我從前還認為松下、三洋這些品牌的不會，只有國產(chǎn)的垃圾電芯才會燃燒、爆炸，后來看過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)慷紩紵?。進口高檔和國產(chǎn)只是在安全閥門上有差異才導(dǎo)致了進口的更安全。
傳言：電量顯示為什么經(jīng)常不準？
移動設(shè)備的電池電量顯示目前有2種做法，一種是蘋果早在iPhone3GS就開始用的庫侖計測電量，是統(tǒng)計流過的電荷數(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，橫軸是時間。手機生產(chǎn)中采購?fù)恍吞栯姵?，一致性好的電池的放電曲線幾乎相同，把電量百分比對應(yīng)的電壓點記錄下來，就可以形成一個【電壓-電量】的對照表，只要測量電壓，就能對應(yīng)知道剩余電量。這就是電壓擬合的原理。但我們會發(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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另一個原因?qū)φ`差產(chǎn)生更大的影響：溫度。
溫度變化對電量測量誤差的影響
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，一個溫度對應(yīng)一條線，兩個綠點是電壓相同的點，按剛剛【電壓-電量】對照表去顯示電量，就會造成10%的誤差，那么你說這不要緊，可以在5℃、15℃、25℃、35℃……不同溫度下測試后多做幾張對應(yīng)表，顯示電量前先測溫度，再判斷用哪張【電壓-電量】對照表，問題不就解決了嗎？沒錯，這樣確實能進一步減少誤差，但我要說，放電曲線的變化還隨負載也有相當大的變化呢，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種負載×q種壽命點 — 電量】的對照表嗎？差不多得了，又不是做實驗。于是低成本的移動設(shè)備不愿意用庫侖計，也就干脆不用數(shù)字顯示了，成本又高又不準，干脆設(shè)四個LED燈，每個燈代表25%電量，管他準不準。
全文總結(jié)：
這篇文章并沒有說的太全，比如磷酸鐵鋰電池在低溫下（-10℃）容量減半，在-30℃下甚至無法工作；鋰電池為什么不能低于0℃充電；過充和過放后電池是如何損壞的；手機電池鼓包是不是電池質(zhì)量問題等等。但這篇文章已經(jīng)很長了，以后有空再寫吧……
