為什么電動汽車的動力電池越用，其續(xù)航能力就越差？

隨著電動汽車越來越普及，我們都知道動力電池用得越久，續(xù)航里程就越短。

這一現(xiàn)象不是由單一原因造成的，而是電池內(nèi)部的化學(xué)變化和外部使用條件共同作用的結(jié)果，其中熱管理系統(tǒng)好不好，也會直接關(guān)系到電池衰減得快不快，進(jìn)而影響續(xù)航縮水的幅度。

1.為什么動力電池會衰減？

不過要搞懂續(xù)航為什么會衰減，得先明白動力電池的基本工作原理。

現(xiàn)在市面上大部分電動汽車用的都是鋰離子動力電池，它的續(xù)航能力強(qiáng)弱，關(guān)鍵看電池組能裝多少可用的電。

而可用電量的多少，又直接和鋰離子的移動效率、電極材料的活性有關(guān)。

電池充電和放電時，鋰離子會在正極和負(fù)極之間來回進(jìn)出，這個過程中，電極材料的微觀結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，還會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，用的時間久了、循環(huán)次數(shù)多了，性能自然會下降。

電極材料失效是續(xù)航衰減最核心的內(nèi)部原因

反復(fù)充電放電多次后，正極材料的晶體結(jié)構(gòu)會慢慢變化，原本整齊的結(jié)構(gòu)變得破碎，能容納鋰離子的位置就變少了。

負(fù)極材料則可能出現(xiàn)吸附和儲存鋰離子的能力下降。

當(dāng)正負(fù)極這種活性材料變少了，電池組能存的電、能放的電就少了，反映在實(shí)際使用中就是續(xù)航里程縮短。

這種材料的損耗是沒法逆轉(zhuǎn)的，是電池用久了的必然結(jié)果，但損耗得快還是慢，外部條件影響也很大。

2.動力電池外部的衰減因素

電池有一層膜，叫做固體電解質(zhì)界面膜（簡稱SEI膜），它能阻止電解液和負(fù)極直接發(fā)生反應(yīng)，保護(hù)電池。

但長期使用中，充電放電產(chǎn)生的熱量、電解液的輕微分解，還有一些雜質(zhì)離子，都會讓這層SEI膜不斷變厚，或者出現(xiàn)破損。

膜變厚了，鋰離子移動時的阻力就變大了，充電放電的效率會降低。

要是膜破了，電解液就會和負(fù)極重新反應(yīng)，再次形成新的SEI膜，這個過程會不斷消耗電解液里的鋰離子。

因此能參與充電放電的鋰離子少了，電池能裝的可用電量也就跟著下降了。

在影響電池衰減的各種外部因素里，熱管理系統(tǒng)的性能起著決定性作用。

鋰離子動力電池對溫度特別敏感，主流電池最適合工作的溫度是25℃到40℃，溫度太高或太低，都會讓電池衰減得更快。

溫度過高時，電解液分解的速度會明顯變快，產(chǎn)生的氣體會讓電池內(nèi)部壓力升高，同時還會加速正極材料的結(jié)構(gòu)坍塌和SEI膜的異常增厚；更嚴(yán)重的是，高溫下電池可能出現(xiàn)熱失控的危險(xiǎn)（也就是電池劇烈發(fā)熱、起火等極端情況），即便沒到這么嚴(yán)重的程度，也會對電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成永久性損壞。

低溫環(huán)境對電池壽命和續(xù)航也很不友好。

用比喻的話來講，溫度低的時候，電解液會變稠，鋰離子在里面移動的速度會變慢，導(dǎo)致充電放電的效率降低，一次充電實(shí)際能用上的電量變少，這就是冬天開車?yán)m(xù)航里程大幅縮水的主要原因。

要是在低溫下強(qiáng)行快速充電，鋰離子來不及移動到負(fù)極，就可能在負(fù)極表面堆積，形成像小樹枝一樣的鋰結(jié)晶，叫鋰枝晶。這些晶體會刺穿SEI膜，導(dǎo)致正負(fù)極直接短路，不僅會突然讓電池容量下降，還會有安全風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步縮短電池的使用壽命。

鋰枝晶（網(wǎng)圖侵刪）↓

3.熱管理系統(tǒng)起到什么作用

好的熱管理系統(tǒng)，能通過控溫和調(diào)平溫度，有效減慢電池衰減的速度。

它的核心作用有兩個，

一是不管在什么使用場景下，都把電池溫度盡量穩(wěn)定靠近在最佳范圍，比如液冷給電池降溫，冬天用PTC加熱器或者pi加熱膜給電池預(yù)熱，避免極端溫度傷害電池。

二是讓電池組里每一節(jié)小電池的溫度都差不多，防止有的電池局部過熱或過冷，出現(xiàn)“有的衰減快、有的衰減慢”的情況。

反過來，如果熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)得不好，或者用久了性能下降，電池組容量下降的速度就會更快，續(xù)航縮水也會更明顯。

總的來說，電動汽車動力電池續(xù)航變短，是電極材料損耗、鋰離子浪費(fèi)等內(nèi)在原因，和溫度環(huán)境、充放電習(xí)慣等外在原因共同作用的結(jié)果。

其中，熱管理系統(tǒng)通過控制電池溫度、平衡內(nèi)部溫度，直接影響著這些內(nèi)部衰減過程的快慢，是減緩續(xù)航縮水、延長電池壽命的關(guān)鍵。

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