[汽車之家 技術(shù)] 近年來,，中國(guó)的電動(dòng)車市場(chǎng)可謂是日新月異,，市場(chǎng)上高續(xù)航里程、極快加速和快充的電動(dòng)車層出不窮,。但與此同時(shí)，聳人聽聞的電池自燃起火視頻也時(shí)常引爆網(wǎng)絡(luò),。在這個(gè)背景下,，一些“無良”車企巧借進(jìn)店保養(yǎng)的機(jī)會(huì)悄悄“升級(jí)”了車輛的電池管理軟件，改變車的電池工作特性,。細(xì)心的車主事后會(huì)發(fā)現(xiàn)續(xù)航里程出現(xiàn)巨大的縮水,。這其中到底蘊(yùn)含著怎樣的邏輯,？本文通過對(duì)鋰電池的特性介紹，為大家梳理這其中的技術(shù)邏輯,。
嬌貴的鋰離子電池的四個(gè)“受不了”
①次次用到底受不了
在很多“上個(gè)時(shí)代”的人印象中,，用手機(jī)就該用到徹底沒電。然后再充滿,。否則電池會(huì)有“記憶效應(yīng)”,，電量越用越少。這其實(shí)是錯(cuò)誤的概念,。因?yàn)樵缒觊g的鎳鎘電池或鎳氫電池有這個(gè)問題?，F(xiàn)在電動(dòng)車中常見的鋰離子電池并不存在這個(gè)問題。
鋰離子電池的壽命,，即可充電次數(shù),，不是一個(gè)定量，而是和放電深度有關(guān),?？沙潆姶螖?shù) x放電深度＝總充電周期完成次數(shù)?？偝潆娭芷谕瓿纱螖?shù)越高,，代表電池的壽命越高。所以如果有機(jī)會(huì)充電,，車企是鼓勵(lì)消費(fèi)者盡量充電的,。但如果管不了車主們充電，就只能限制車的用電,?！盁o良”車企因此直接通過升級(jí)軟件將電量下限“鎖定”到一個(gè)比較高的值，比如10%,，即可簡(jiǎn)單粗暴地通過降低放電深度來延長(zhǎng)電池壽命,。
②充太多或充太快受不了
就像人既不能餓著又不能撐著，鋰離子電池的過充（overcharge）也會(huì)帶來問題,。它會(huì)導(dǎo)致正極活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)的不可逆變化及電解液的分解,。同時(shí)過充還會(huì)產(chǎn)生大量氣體，放出大量的熱（見下圖紅線右邊的峰）,，極其容易發(fā)生爆炸,，有安全隱患。因此要避免對(duì)電池產(chǎn)生過充,。因此從保證安全的角度,，車企會(huì)通過軟件升級(jí)“鎖定”一個(gè)電池充電的上限，比如90%,，削減了可用容量,。
另外,，鋰離子電池還受不了狼吞虎咽——大的充電和放電電流都會(huì)導(dǎo)致鋰離子的快速移動(dòng)，過大的充電電流讓鋰離子快速脫離晶格,，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成沖擊,，想要快速嵌入陽極，擴(kuò)散速率跟不上,，則會(huì)出現(xiàn)鋰單質(zhì)在陽極表面沉積,；過大的放電電流會(huì)讓大量鋰離子短時(shí)間通過SEI膜，可能造成膜層結(jié)構(gòu)的大規(guī)模破損,。所以過大的電流會(huì)讓電池快速老化,。
③過熱或過冷環(huán)境受不了
我們生活的地球并不都是四季如春，冬天的嚴(yán)寒和夏天熱浪對(duì)人的威脅同樣會(huì)波及到鋰電池,。低溫時(shí),，電解質(zhì)移動(dòng)的相當(dāng)慢，從而影響鋰離子在正負(fù)極之間的轉(zhuǎn)移活性,，導(dǎo)致電池充放電性能下降,。充電過程中，負(fù)極的電化學(xué)極化明顯加劇,，析出的金屬鋰容易形成鋰枝晶,，穿破隔膜并導(dǎo)致正負(fù)極短路。
過熱的環(huán)境會(huì)讓正極材料發(fā)生分解,，無論是磷酸鐵鋰還是三元鋰（比如錳酸鋰）,，而其中磷酸鐵鋰比錳酸鋰稍好一些，但分解現(xiàn)象仍在,。溶解現(xiàn)象會(huì)造成材料結(jié)構(gòu)的變化和晶格的破壞,，一方面導(dǎo)致高電壓區(qū)充電容量的減少，另一方面造成活性物質(zhì)間接觸阻抗增大,，鋰離子遷移速率降低,，最終導(dǎo)致電池失效。這里說的高溫通常在60℃以上,?？紤]到電池在運(yùn)行期間會(huì)放熱，這個(gè)溫度在夏天是比較容易出現(xiàn)的,。
④長(zhǎng)時(shí)間滿電,、無電受不了
不是每個(gè)電動(dòng)車車主每天都開自己的車,，遇到出差,、旅游或疫情封城可能就不會(huì)動(dòng)車。此時(shí)長(zhǎng)期維持過高或過低的電量狀態(tài)的鋰電池也會(huì)“折壽”,。長(zhǎng)期處于無電量或低電量狀態(tài)時(shí),，鋰電池內(nèi)部的電子移動(dòng)所受到的阻力會(huì)增加,，導(dǎo)致電池容量減小。而當(dāng)電池一直處于滿電狀態(tài),，大量鋰離子插入負(fù)極石墨,，處于不穩(wěn)定載體上，鋰離子更容易脫落游離在電解液中,，使電池容量降低,。
鋰電池最好是處于電量的中間狀態(tài)，電池壽命最長(zhǎng),。通常情況下,，維持10％－90％的電量有利于保護(hù)電池。
“騙人”的電量顯示
就像速度表其實(shí)永遠(yuǎn)會(huì)顯示比車速快的值,，我們?cè)谲噧?nèi)看到的電量（SOC）也不是實(shí)際的SOC,，而是已經(jīng)被核算為可用的電量部分。換句話說,，即使到0%,，電池依舊是有電的。
近年來特斯拉等車企已經(jīng)培養(yǎng)了一大批消費(fèi)者去習(xí)慣于用OTA更新的方式“升級(jí)”自己的車,。因此車企也開始習(xí)慣于“悄悄地”用這種方式來改善電動(dòng)車電池的管理策略,。車從一個(gè)售出即完成的硬件產(chǎn)品變成了一個(gè)需要在整個(gè)使用周期不斷維護(hù)完善的動(dòng)態(tài)的軟件產(chǎn)品。因此,，無論是否接受,，OTA升級(jí)改變已售出車的特性這件事是一個(gè)目前汽車業(yè)的大趨勢(shì)。
不過這并不是意味著用戶應(yīng)該聽任車企的操縱,，讓自己的車被改動(dòng),。OTA升級(jí)的規(guī)則需要被規(guī)范，而在電量變少這件事上,，特斯拉就有一個(gè)先例,，并在今年得到了敗訴的判決。通過這個(gè)案例我們可以大致看到這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)法律推崇的界限在哪里,，這也給中國(guó)的類似新的案例一些啟發(fā),。
敗訴：OTA升級(jí)后里程驟降的特斯拉Model S和Model X
2019年，特斯拉通過OTA升級(jí)軟件,，為當(dāng)時(shí)正在服役的Model S和Model X提供了“能夠延長(zhǎng)電池壽命”的軟件補(bǔ)丁,。而用戶發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象是減少了續(xù)航里程。原告David Rasmussen發(fā)現(xiàn)自己的2014款Model S 85在OTA之后損失了8千瓦時(shí)可用電量,，特斯拉稱這是正常的損耗,。
這個(gè)軟件升級(jí)之前，一臺(tái)特斯拉Model S(參數(shù)|詢價(jià))在香港發(fā)生火災(zāi)，特斯拉認(rèn)為需要為Model S和X改進(jìn)充電和熱管理的設(shè)定,，進(jìn)而起到保護(hù)電池,、延長(zhǎng)壽命的目的。
2021年7月29日,，特斯拉在美國(guó)的集體訴訟中初步達(dá)成和解,，將對(duì)1743臺(tái)特斯拉Model S的車主每人賠償625美元罰款，并被要求提供電池診斷和提示,，在質(zhì)保期內(nèi)按需提供電池維修服務(wù),。本案特斯拉合計(jì)賠款150萬美元，其中包括41萬的原告方律師費(fèi),。
高鎳鋰電池的流行和隱憂：鎳鈷錳811和鎳鈷鋁
此次鎖定電量事件中的主角廣汽豐田iA5,、廣汽埃安AION LX和威馬EX5都不約而同的采用的是寧德時(shí)代公司生產(chǎn)的811電池芯。所謂811,，指的是正極材料配方為鎳鈷錳（NCM）三元材料的鋰離子電池,，其中鎳鈷錳三個(gè)元素的占比8:1:1。該配方在近年來的電動(dòng)車電池技術(shù)中頗為流行,。而另一個(gè)流行的配方是特斯拉-松下采用的鎳鈷鋁（NCA）,。我國(guó)電動(dòng)車補(bǔ)貼是鼓勵(lì)高里程電動(dòng)車的，這二者都具有能量密度相對(duì)高的特點(diǎn),，也正因如此,，二者在中國(guó)的電動(dòng)車市場(chǎng)近年來取得了較大的市場(chǎng)占有率。
但隨之而來的兩種配方的缺點(diǎn)也十分明顯——他們更容易出現(xiàn)熱失控,。
從上圖可以看出,，隨著鎳元素的增長(zhǎng)，發(fā)熱量激增的溫度越來越低,，換句話說,，熱失控風(fēng)險(xiǎn)越來越提前。
上圖將鎳鈷鋁NCA也納入了對(duì)比,，它展現(xiàn)了比鎳鈷錳811更高的電量和更差的穩(wěn)定性,。不能只見賊吃肉，不見賊挨揍,。這兩種電池拿的補(bǔ)貼多,，著的火也多，車企為了保證電池壽命,、降低安全風(fēng)險(xiǎn),，也更傾向于在此類電池的充放電SOC范圍上做更多的限制,，即“電量鎖定”,。從這個(gè)角度看，廣汽埃安等公司的此類行為也就不難理解了,。
結(jié)論：理性用車,，合理維權(quán)
在這個(gè)時(shí)代的中國(guó),，有電動(dòng)車開是幸福的,。中國(guó)作為最大的電動(dòng)汽車消費(fèi)國(guó)和生產(chǎn)國(guó)，已經(jīng)激活了市場(chǎng),。產(chǎn)品選擇多,，價(jià)格低，技術(shù)領(lǐng)先,，消費(fèi)者已經(jīng)享受到了世界級(jí)的先進(jìn)電動(dòng)車產(chǎn)品,。但很顯然，現(xiàn)有的產(chǎn)品依舊還沒到完全成熟的階段,。因此我們本著科學(xué)理性的態(tài)度,，在了解鋰電池的局限性后，以更合理的方式用車,，減少出事的風(fēng)險(xiǎn),。同時(shí)出了事也別急，有特斯拉的判例在先,，用合理手段維權(quán)也是車主的應(yīng)有權(quán)利,。（本文作者：特約撰稿人羅新雨 編輯：楊鵬）