钜大LARGE | 点击量：447次 | 2022年03月28日
为什么TSLA跑得久 电池的循环寿命却不高？
目前业内对电池的重要关注点是，要降低电池的成本，提高电池的容量，同时又希望电池的寿命不要降低太多，能够满足消费者日常的使用。
听上去十分有理想。
张华在此就提醒到，假如你看到电池某一方面的性能特别强，你一定要反思一下，它付出的代价到底是什么。
在动力锂电池的性能上，我们目前最看重的是能量密度和寿命，其次就是充放电的速度和对温度的响应。
能量密度提高，通常的代价是电池的循环寿命会变差，充放电速度也会变差。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
张华拿特斯拉举例。比如说，和比亚迪的磷酸铁锂离子电池比起来，特斯拉的电池的确能量密度更高，但是它的循环寿命和磷酸铁锂却有两倍左右的差距。
特斯拉18650和宝马i3电池的循环寿命比较
等等。
特斯拉不是续航里程高，电池能量密度高，可以慢充也可以快充，同时衰减得也很慢吗。
特斯拉的这张续航里程衰减图被广为传播。
来源:特斯拉论坛
你看图中的这条曲线，在行驶20万公里之后，特斯拉的续航里程还能保持在初始续航里程的90%到95%之间。
这是来自286位ModelS车主的统计数据。
在图中，车主用他们可计量的单位「续航里程」来评估电池的衰减情况。
这个没有问题。
只是，续航里程代表的是在一次充放电过程中车辆所能行驶的距离。而循环寿命代表的是在一个电池有效的生命周期里，可以充放电多少次。
我们来做一个粗略的数学题。
同样跑20万公里，特斯拉充放电一次跑500公里，跑完全程要充放电400次。其他电动汽车充放电一次跑200公里，跑完全程要充放电1000次。
简单说，就是电池生命周期总续航=单次续航里程✖️循环寿命。
也就是说，尽管特斯拉电池的循环寿命并没有那么优秀，但是它一次充放电可以跑的续航里程高，则在电池生命周期里，特斯拉能跑的总续航里程是可以比对手更高的。
所以，我们看到的结果是，特斯拉的电池不易于衰减这件事被车主们广为称道。
但是，这并不代表特斯拉电池的循环寿命更高。
锂离子电池的放电过程
锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的运动过程。
从学术上来说，锂离子重要做两个运动，一个叫嵌入，一个叫脱出。
锂离子是嵌在电池结构中的，在每次运动过程中，锂离子都要从原来的结构中脱身，跑到另外一边。张华打了个比方，这有点像你从一个房间搬运一堆东西到另一个房间。
不管是放电还是充电，锂离子都是从电池的一极跑到另外一极。
对电池寿命的认识，要建立在对电池结构认识的基础上。
在充放电过程中，每一次参与运动的锂离子越少，对结构的破坏越小。每一次参与运动的锂离子跑得越慢，对结构的破坏也越小。假如锂离子跑得差不多了，还要持续从里面抽取锂离子，对电池就会有损伤。
结构越不稳定，被破坏得越多，循环寿命自然就会变差。所以，我们通常强调，锂离子电池的充放电要浅充浅放，不要挑战电池的「极限」。
其次，我们来关心材料。
不同的电极材料有不同的电池结构。
我们通过改变电极的材料比例来提高电池的能量密度的时候，电池的循环寿命也在发生变化。比如，特斯拉的NCA电池就比比亚迪的磷酸铁锂离子电池循环寿命更差。
而特斯拉在21700电池上应用硅碳负极，硅加得越多，电池结构越容易被破坏，循环寿命就越容易受到影响。
电极材料对寿命的影响，也建立在电池结构上。
最后，温度也是相同。
零度以下的低温也会对电池的结构带来负面影响，甚至是永久损伤。
因此，充放电过程（深度/速度）、电池材料以及温度这三个因素，都可以通过对电池结构的影响，影响电池的循环寿命。
说到这里，我们顺便可以理解一下电池管理系统的用途。
电池管理系统的核心目的就是为了保障电池在性能和寿命上的稳定。所以，电池管理系统重要做两件事，一个管理内部环境与外界的交互，也就是管理电池的充放电过程。一个管理外部环境与电池的交互，也就是温度（热）管理。
有人说，车辆上表显数据显示电池消耗为0了，但是车还能再跑一会儿，这也是防止电池放电深度过高的一种管理。
大电池在充放电过程中可以更任性一点
那电池究竟充放电多少比较合适呢？
我们来认识三个词。一个是SoC（StateofCapacity），表示电池的当前容量。一个是DoD（DepthofDischarge），表示电池放电的深度。还有一个是C（Current），表示电池充放电的倍率。
深度和速度，是充放电过程中的重要影响因素。
SoC和DoD
首先来看深度。
电池放电的深度是跟整个电池的容量有关的。
比如说特斯拉的电池是90度电，其他电动汽车45度电。同样开百公里5秒，特斯拉用了0.1%的电池容量，其他电动汽车用了0.2%的电池容量，对电池的伤害程度是不同的。
放电深度对循环寿命的影响，来源:StephenGrinwis；
也就是说，深度考察的不是绝对数值，而是容量比例。大电池在这里占了一定的优势。
而在速度上，充放电的倍率越高，所要的时间就越短，循环寿命也会越短。
在同一辆车上，迅速地启动，和缓慢地启动，对电池的消耗是不相同的，损伤也是不相同的。快速加速，相当于电池快速地放电。
那我们期待的快速充电对电池是不是有损耗呢？
肯定有，但我们更关心的问题是，这个损耗有多大。
假如一般充电桩慢充的循环寿命是700次，相匹配的快充的循环寿命是500次，对正常用车影响不会特别大。假如慢充的循环寿命是700次，快充的循环寿命是100次，那强推快充就没有太大意义了。这也是为何不建议用充Macbook的电源去充iPhone的原因。
而谈到不同的车型，由于特斯拉电池大，在同样的加速度下，电流更小，相当于是一次慢放过程。从慢放的角度来说，电池衰减得更慢。
假如在这个基础上，把电池的充放电速度提升25%。那么特斯拉的25%增速是0.1%的25%，其他电动汽车的25%增速是0.2%的25%，结果是不同的。
在驾驶过程中，同样一次充放电过程，特斯拉消耗的电池容量比例低，进而降低了循环寿命的负面影响。
所以说，特斯拉用大电池，弥补了循环寿命的缺点。尽管特斯拉电池可用的次数少，但是它跑得远啊。
这也是为何，尽管特斯拉循环寿命不高，但是用户在感知上认为特斯拉的电池是足够使用的。
这就是在和张华交流的过程中，让我感受最深的一点。
看上去特斯拉所采用的NCA电池有很多短板，然而特斯拉通过电芯数量的堆积克服了电池性能上的短板。
我们以为做的是加法，但这却不是你以为的那种简单的加法。
当然，张华并不推崇盲目提高电池续航，牺牲电池其他性能的做法。毕竟，电池续航数字是最容易被评估的，而对电池的其他性能则要车主们付出大量时间才能体验到。
