在氣溫較低的情況下，電動汽車在室外放置后會出現(xiàn)電池沒電的情況，低溫下充電的時間也比在正常氣溫下長，而在車輛行駛中，電池的里程也會下降的較快。雖然在實驗室里，低溫電池早就不是新鮮事，但實際運(yùn)行中卻存在著諸多難題。對于包括特斯拉車主在內(nèi)的電動車主而言，冬天開暖風(fēng)都很奢侈。
記者近日來到呼和浩特采訪時發(fā)現(xiàn)，盡管氣溫在－20℃，依然能看到不少純電動公交在路上行駛載客。呼和浩特公交第二汽車公司相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者，呼市已經(jīng)使用純電動公交車全面替代了原有燃?xì)廛嚕糠旨冸妱庸灰呀?jīng)歷了三個冬天的低溫考驗。
電池是純電動汽車的動力來源，而低溫則是“電池殺手”。對于純電動客車而言，這一現(xiàn)象更為明顯。電動客車使用最多的是磷酸鐵鋰電池，磷酸鐵鋰正極本身電子導(dǎo)電性比較差。一方面，其在低溫環(huán)境下容易產(chǎn)生極化，從而降低電池容量。另一方面，在低溫環(huán)境下，它的電解液黏度會增加，鋰離子遷移阻抗也會隨之增大，導(dǎo)致動力電池性能降低。更重要的是，受低溫影響，石墨嵌鋰速度降低，容易在負(fù)極表面析出金屬鋰，部分金屬鋰極有可能形成鋰枝晶，影響電池安全。
“我們采用碳包覆超細(xì)納米級磷酸鐵鋰、小粒徑低溫型石墨、功能型電解液等適應(yīng)嚴(yán)寒低溫環(huán)境并正常工作的材料體系。”記者隨后來到了呼市電動公交的電池制造商內(nèi)蒙古沃特瑪電池有限公司，公司負(fù)責(zé)人楊光告訴我們，沃特瑪通過對電池不同優(yōu)質(zhì)材料的反復(fù)篩選、測試及工藝設(shè)計的優(yōu)化，研制出了低溫下充放電性能良好的低溫電池，解決了電動汽車在冬季續(xù)駛里程急劇下降、無法啟動、衰減、安全隱患等諸多難題。該技術(shù)已通過天津中電十八所的專業(yè)全項檢測。
沃特瑪所采用的低溫電池技術(shù)，除了因空調(diào)制熱、電除霜等增加能耗外，主要續(xù)航能耗基本與其它季節(jié)持平，電池續(xù)航衰減不高于5％，低溫環(huán)境下能放出常溫容量的90％以上，保持了足夠的續(xù)駛里程。
低氣溫下，新能源汽車搭載電池往往會出現(xiàn)充電電流過低，充電效率普遍降低的情況。電動車輛國家工程實驗室主任、北京市新能源汽車聯(lián)席會專家組首席專家孫逢春教授曾指出，高寒環(huán)境問題是對電池技術(shù)的一個挑戰(zhàn)。實驗證明，220V的電池在－25℃的環(huán)境下，充電只能充40％左右，充滿后放電也僅放40％左右，低溫環(huán)境下電池的充放電是個大問題，在電池系統(tǒng)中，如何控制好充電的溫度非常重要。
目前呼和浩特的19條主要線路共投入370輛純電動公交，平均實載率達(dá)到87％以上。為何在－20℃的低溫，呼市的純電動公交能保持如此高的出勤率？
“除了在電池技術(shù)上進(jìn)行低溫性能設(shè)計，我們還針對實際運(yùn)營環(huán)境調(diào)整了充電策略。在低溫段，當(dāng)溫度在－20℃—10℃時，我們采用單體準(zhǔn)恒壓充電方法充電。”沃特瑪電池研究院院長饒睦敏博士向記者介紹他們所設(shè)計的充電方案。首先，根據(jù)初始溫度值選擇初始電流，接著每隔規(guī)定時間電流上漲特定值，使得最高單體穩(wěn)定控制在3．6V電壓水平進(jìn)行充電，當(dāng)出現(xiàn)單體電壓大于3．6V時，將電流逐漸減少，當(dāng)電壓低于3．6V時，充電電流保持。
由于在低溫下電池內(nèi)阻變大，在不能預(yù)知的初始給定電流的充電作用下，可能會導(dǎo)致電池端電壓迅速過高而觸碰到充電截止電壓，最終導(dǎo)致電池?zé)o法充電。沃特瑪?shù)牡蜏爻潆姴呗裕悄軌蚋鶕?jù)不同低溫情況，動態(tài)調(diào)整不同充電電流，以保證電池電壓維持在充電截止電壓下邊界附近充電，解決了磷酸鐵鋰電池?zé)o法在低溫下充電的技術(shù)難題。據(jù)了解，沃特瑪?shù)牡蜏仉姵匾呀?jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)在－40℃正常放電和－20℃正常充放電循環(huán)。
