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快充导致锂离子电池寿命衰降加速的原因主要来自负极,锂离子电池充电的过程中Li+从正极脱出嵌入到负极,但是Li+在石墨负极内部扩散速度较慢,这就相当于负极有一个门,每分钟只能过20个人,但是我们在使用快充的时候每分钟会有100个人跑到负极,但是只有20个人能够进入到负极内部,其他的人就只能堆积的负极外部,导致负极表面的Li浓度要明显高于负极底部【3】,负极表面Li浓度过高会降低负极表面的电势,从而加剧SEI膜的生长,导致电池内阻的增加。同时快充会在锂离子电池内部产生大量的热量,常规的表面散热技术会导致锂离子电池内部产生较大的温度梯度【4】,过高的温度会破坏负极的粘接性能,从而导致负极活性物质的脱落【2】,从而导致电池可逆容量的损失。因此,快充不仅仅会导致动力电池可逆容量的快速衰降,还会引起电池内阻的增加,从而导致动力电池的性能劣化,严重影响动力电池的使用寿命。
相比之下,“换电”技术是解决动力电池充电速度慢更好的方式。顾名思义,所谓“换电”技术就是在动力电池储存的电能消耗殆尽时,为电动汽车更换一组已经充满电的电池组,从而实现电动汽车瞬间满血复活。而更换下来的动力电池包,可以通过专用设备进行小电流充电(即慢充),这不仅避免了快充对动力电池性能的损害,最大限度的提升了动力电池的使用寿命,还避免了动力电池寿命衰降后,电动汽车贬值的问题,对于电动汽车的推广应用具有重大的意义,尤其是营运类车辆,如出租车、网约车、物流车等,在有限的营运时间内,效率就是金钱,因为不用充电而省下来的时间,可以创造更大的经济效益,对司机群体也是大大利好。
冬季电动车能效降低一直是司机们言之不尽的痛点,低温环境导致电池性能衰减,充电效率低,续航里程缩水,暖风加速电池消耗,平时每天充1-2次电的出租车,在冬季则可能需要充3-5次电,如果不考虑电池损耗,每次都选择快充,每天需要3-5小时充电,而如果选择换电,相当于每天增加3-5小时的营运时间,这也就解释了为什么最近出租车争相到换电站排队入网。
“换电”其实并不新奇,早在10年前,以色列的BetterPlace就已经提出过换电模式,其创始人非常有远见,只是它的商业模式选错了道路,以私家车为市场列入点进行推广。近年来,中国换电领域冒出一颗新星“奥动新能源”,它的理念跟Better Place相仿,但奥动的商业触觉更加敏锐,他们并非从私家车市场入手,而是从营运车辆开始,充分符合国情国策的要求,也能够实实在在的解决营运车辆电动化运营的痛点。
笔者亲自到站点考察并计时,一辆出租车从进入换电站到更换完电池包的时间仅为2分46s,效率秒杀慢充快充,甚至能够与燃油车的加油时间相媲美,据站点服务人员介绍,奥动新能源预计在19年下半年进行技术迭代,换电效率将会再一步提升。
笔者从公开数据了解到,奥动换电技术已经在北京、厦门和广州等地的新能源出租车市场成功运营超过2年时间,累计换电次数近150万次,总里程已经超过2亿公里,单车最长运营里程也超50万公里,重点是一直以来安全无事故。在出租车领域的大规模换电应用充分验证了换电技术的安全和可靠。
或许是看到了出租车领域成功的换电运营经验,新能源网约车、物流车也觉察到换电模式的好处。换电可以最大限度提高新能源车的运营效率,直接提升经济效益,而且换下来的电池可以实时监测效能,慢充也可延长动力电池的使用寿命,降低营运车的维护保养成本,这种模式,无论对于新能源出租车、网约车、还是物流车,都具有极大吸引力。相比之下,快充会对动力电池的使用寿命造成严重的负面影响,造成新能源车辆使用和运营成本的升高,因此,至少在新能源营运车领域,“换电”模式更加具有潜力。
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