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大家好，我是電動車公社的社長。

電池衰減一直是個(gè)困擾很多車主的問題。最近好多車主也頻繁留言后臺，說想要看看如何充電能夠減少電池的損耗。那么今天問題的答案可就來了！自從SONY在1991年推出了首個(gè)商用的鋰電池，在20年間幾乎取代了早期的鎳電池，成為了主流電子設(shè)備甚至電動汽車的供電來源。

就如同各個(gè)電池的名字一樣，各種電池的特性也都不太一樣。比如之前手機(jī)上廣泛采用的鎳鎘電池，相信大家都有類似的經(jīng)歷：你媽媽一定會告訴你，手機(jī)買回來以后先用到自然關(guān)機(jī)，再充電充一整晚，直到把手機(jī)充得滿滿。

如此往復(fù)，兩三個(gè)循環(huán)，手機(jī)電池才能夠耐用。在日后的使用過程中也要盡量把電池用光后，再充電。這樣復(fù)雜的操作也恰恰是因?yàn)殒囨k電池的特性，也可以說是鎳鎘電池的缺點(diǎn)，那就是“記憶效應(yīng)”。

記憶效應(yīng)，簡單講就是鎳鉻電池的記憶就像是金魚，只有七秒的記憶。如果長久的使用過程中，電池的電量都沒有完全放盡，它就忘記了自己最多能擁有多少電量，轉(zhuǎn)而記住沒放盡的電量值。換句話說，如果鎳鎘電池每次你都用到50%就充電，長此以往，你的電池容量就變成原來的50%了。那時(shí)候，我們?yōu)榱诉w就電池，也改變了我們的充電習(xí)慣，記得社長的第一部諾基亞，為了保證電池的充電時(shí)間不會過長而損傷電池，我還設(shè)定過凌晨的鬧鐘就為了拔掉插頭。

后來因?yàn)殒k的毒性實(shí)在不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，以及繁瑣的充電過程，也漸漸被時(shí)代拋棄掉了。說起鋰電池，它發(fā)展如此迅猛的原因之一就是它有著很高的能量密度，在容量相同的條件下，它的體積僅僅是鎳鎘電池的20%-30%。這也一定程度上推動了電子產(chǎn)品的發(fā)展，也是因?yàn)殡姵伢w積的縮小使得更多的設(shè)想得以落地，讓電子設(shè)備能真正地隨身攜帶。

在汽車上，近兩年也因?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E7%94%B5%E6%B1%A0%E6%8A%80%E6%9C%AF/">電池技術(shù)的突飛猛進(jìn)，續(xù)航里程也從13年不到200km的水平提升到了現(xiàn)在的700、800km的水平。另外，鋰電池的壽命也算是長久，主流的鋰離子電池的充放電周期一般都可以達(dá)到上千次。那鋰離子電池就十全十美了？當(dāng)然不是，即使鋰離子電池的壽命相對較長，但是電池的衰減也一直在不可避免地進(jìn)行著。大家不妨拿出自己的手機(jī)，設(shè)置-電池-電池健康看看自己手機(jī)電池的最大容量還剩多少，反正社長的手機(jī)是要撐不住了。

這樣一個(gè)小小的手機(jī)電池都有會損耗，那就更別提作為給車底那塊給大大小小用電設(shè)備供電，運(yùn)行工況又相對惡劣的電池包了。那鋰電池的特性是什么？衰減又是怎么發(fā)生的呢？我們還是從鋰電池的充放電原理說起：鋰電池的工作原理簡單來說就是鋰離子在正負(fù)極間的相互運(yùn)輸。

鋰電池的正極材料，一般由鋰的化合物構(gòu)成，充電過程中，正極釋放出的鋰離子會通過電解液，穿過半透的絕緣膜，到達(dá)負(fù)極材料（一般為石墨材質(zhì)），這樣一來由于電勢的不平衡，外電路就會產(chǎn)生電流。再簡單點(diǎn)說，整個(gè)的充電過程就是可用活性的鋰離子從鋰的化合物中脫離，也叫“脫鋰”。同理，在負(fù)極發(fā)生的就是“嵌鋰”反應(yīng)。反之，放電過程就是在正極嵌鋰，負(fù)極脫鋰。

鋰離子會伴隨著我們每次的充放電，勤勞地游走在電解液和正負(fù)極材料中間。時(shí)間久了，次數(shù)多了，就很難保證所有的鋰離子都是富有活性的。當(dāng)一些鋰離子覺得跑不動了的時(shí)候，我們電池的容量就會發(fā)生衰減。所以，只要充放電過程在進(jìn)行，鋰電池的衰減就是一定會發(fā)生的。

此外，就拿一般作為鋰離子電池負(fù)極材料的石墨來講，從高中化學(xué)關(guān)于石墨晶體的知識，可以知道石墨的原子結(jié)構(gòu)是由SP2的碳原子形成類似苯環(huán)的平面層級結(jié)構(gòu)。雖說碳原子具有接近完美的球形結(jié)構(gòu)，其本身也非常穩(wěn)定，但是由于石墨這些層級結(jié)構(gòu)之間是靠電子對形成的大Π鍵來連接的。隨著時(shí)間的推移，碳原子的結(jié)構(gòu)天長日久也會發(fā)生坍塌，裂縫的現(xiàn)象。

長時(shí)間的使用后，石墨負(fù)極極片上還會產(chǎn)生由未完全嵌鋰的鋰的化合物形成的黑斑，嚴(yán)重的話在黑斑中心還會出現(xiàn)明顯的剝離現(xiàn)象。出現(xiàn)這種情況就說明石墨結(jié)構(gòu)遭到了破壞，這樣一來，鋰離子可就不能隨心所欲地在負(fù)極材料上嵌入脫出了。

另外，在負(fù)極極片上形成鋰的化合物的過程也會消耗掉一些活性的鋰離子。電池的容量甚至耐用性都會因此而發(fā)生比較大的衰減。所以綜合看下來，鋰電池的衰減，主要問題就在于可用活性鋰離子的數(shù)量以及正負(fù)極材料的活性上。

既然原理都弄懂了，那如果想保護(hù)電池，那就從活性鋰離子的數(shù)量和正負(fù)極材料的耐久性這兩個(gè)方面入手。由于我們普通消費(fèi)者一般是沒辦法參與到車輛電池的研發(fā)當(dāng)中的，所以關(guān)于電池電解液和正負(fù)極材料，無論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池，買來就不會改變。我們能做的似乎就只有順應(yīng)鋰電池的脾氣，盡可能多地保護(hù)一下活性的鋰離子了。

鋰電池最敏感的就是溫度，最適宜鋰電池工作的溫度就是20℃-40℃。雖然絕大多數(shù)電動車都有溫控系統(tǒng)來保證電池包工作在最適宜的溫度，但是如果電池長期在北方這種零度以下的條件下工作，溫控系統(tǒng)的作用，就幾乎可以忽略不計(jì)了。

因?yàn)樵诘蜏氐臓顟B(tài)下，會影響到電解液的性能，舉個(gè)例子，如果把這些活性的鋰離子比作正在游泳的運(yùn)動員，電解液比作泳池中的水，那如果水的溫度很低，甚至結(jié)成了冰，那運(yùn)動員幾乎就沒辦法繼續(xù)游泳了。

另外在低溫狀況下，化學(xué)離子定向遷移的阻抗也會增加，導(dǎo)致電池內(nèi)部的電阻增大。這樣一來，無論是充電還是放電，阻力都會變大，還是拿游泳的例子來說，阻抗大就相當(dāng)于逆流游泳，在這個(gè)過程中，一些活性的鋰離子也會損失掉。這也就解釋了為什么鋰電池在冬季的續(xù)航表現(xiàn)會大打折扣。

但是外界溫度也是我們用車過程中很難把控的因素，因?yàn)楹芏嘬囍骷词乖诤涞亩?，還是需要電動車作為自己的代步工具。那作為車主，我們能做的到底有什么呢？第一就是盡量多使用慢充充電樁來充電，因?yàn)楫?dāng)使用功率很大的快充樁時(shí)，接入的電流就會變得很大，這個(gè)時(shí)候所有的鋰離子的運(yùn)動都會加快。

雖然鋰離子的嵌入和脫出都變快了，但是問題在于，這時(shí)鋰離子們會變得比較活潑，這時(shí)一些鋰離子就比較容易與負(fù)極材料產(chǎn)生化合反應(yīng)，產(chǎn)生碳鋰化合物，也就是前面提到的“黑斑”，這樣一來，一些活性的鋰離子就會減少。

當(dāng)然，這種“快充加快電池衰減”情況都是相對而言的，就拿一臺在美國服役了5年的特斯拉專車為例，在其23.5萬公里里程，1000多次充電循環(huán)的狀態(tài)下，電池容量還有接近90%。所以電池的衰減，也沒有那么可怕。

即使每天都快充個(gè)2、3次，一年下來，相比較正常充電的狀態(tài)也不過多損耗5%左右。所以快充帶來的損耗，社長覺得也大可不必?fù)?dān)心，只不過是有條件的情況還是多使用慢充就好。第二點(diǎn)就是要避免過充或者過放，因?yàn)楫?dāng)電池完全充滿時(shí)，內(nèi)部的個(gè)別電芯的峰值電壓有可能會超過其額定電壓，對陽極材料造成傷害。

好在過度充電的問題，充電樁和車輛的軟件系統(tǒng)已經(jīng)幫我們解決了。因?yàn)槭忻嫔辖^大多數(shù)的充電樁都是經(jīng)過國家標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)的，都具備充滿后自動斷電的功能。另外很多車型也都具備充電設(shè)置的功能，即充電至90%時(shí)自動斷開。所以關(guān)于過度充電，我們也不必?fù)?dān)心。所以需要我們?yōu)楸ｐB(yǎng)電池做到的改變，其實(shí)就剩下了最后一點(diǎn)，那就是避免將電量全部放空。

這是因?yàn)檫^度放電將會導(dǎo)致負(fù)極的石墨材質(zhì)過度釋放鋰離子，這樣一來就會加速石墨的微觀層級結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌。之前說過負(fù)極的石墨結(jié)構(gòu)是鋰離子嵌入脫出的“基地”，那可想而知，基地坍塌了，鋰離子可就沒地方儲存了，帶來的直接影響就是電池容量的下降。所以最好將電量能夠控制在10%-90%這個(gè)區(qū)間，這樣一來，就非常符合鋰電池的性格了，因?yàn)闇\充淺放是鋰電池最喜歡的工作狀態(tài)。

因?yàn)樵谶@個(gè)區(qū)間里，鋰離子既不會硬塞進(jìn)負(fù)極材料，發(fā)生沉積，又不會放空，導(dǎo)致極性材料損傷。保護(hù)住了正負(fù)極材料和活性鋰離子的安全，那么電池的衰減問題就自然會改善很多。這也是之前一些混動車型的電池故障率低，耐用性高的原因，因?yàn)榛靹拥倪壿嫴粫闺姵亟M過度充放電，淺充淺放的狀態(tài)下，電池的循環(huán)壽命會大大增強(qiáng)。

其實(shí)所謂淺充淺放也并不困難，因?yàn)殚_慣了電動車的車主們都會留下一個(gè)續(xù)航冗余，而這樣的冗余也基本就在10%的電量對應(yīng)的續(xù)航里程。比如社長就問過一個(gè)網(wǎng)約車的司機(jī)師傅，他每次去充電站都是在續(xù)航還有30km左右的時(shí)候，給繞路、找樁留出冗余。

那這樣看來，他的車滿電續(xù)航是400km，那他留出來的冗余量也基本就是10%左右，所以做到淺充淺放其實(shí)并不難。另外現(xiàn)在的電動汽車都會搭配電池包設(shè)計(jì)一個(gè)BMS電源管理系統(tǒng)，會嚴(yán)格控制進(jìn)出電池的電量，也能提高電池的利用率，輔助我們延長電池的使用壽命。