到目前为止,电池是电动汽车中最昂贵的部件,所以如果你考虑换用电动汽车,估计电池的使用寿命是一个重要的考虑因素。然而,看待这个问题的一种方式是:电动汽车电池能使用多长时间然后我就得付钱换新的了?简单的回答是:除了少数例外,你的电动汽车电池的工作时间要比汽油动力汽车的引擎长得多,而且在大多数情况下,你的电池将比你的汽车使用寿命更长。
更长的答案来自于检查哪些产品在保修期内。对于电动汽车,联邦政府要求制造商保证电池至少8年/8万英里。在加州,这一规定是10年/15万英里。一些汽车甚至提供无限里程的电池覆盖。相比之下,大多数汽油动力汽车(包括发动机、变速器和传动箱)的动力系统保修期为5年/6万英里。的最低电动汽车电池的保修超过动力系统的平均保修三年/ 40000英里。这相当于今天上路的汽车寿命的四分之一。
了解电池
电动汽车的主要电池类型是锂离子电池。锂离子电池是便携式技术的一场革命,因为它们重量轻,“能量密集”,这意味着它们每质量可以携带比其他类型的电池多得多的能量。这使它们足够轻,使电气化运输成为可能。随着规模经济的增长,锂离子电池的价格自1991年以来下降了97%,并继续下降。目前为止,电池是电动汽车中最昂贵的部件,因此,专家预测,到2025年,电动汽车的价格将与同类汽油动力汽车相比具有成本竞争力。
电动汽车电池是一组单独的电池,每个电池的大小约为AA电池。它们在物理上和电子上被捆绑在一起,通过电路和软件来调节能量的充放电。一个电池组可能有96个独立的电池,分成8个模块,每个模块12个电池。
锂是元素周期表上第三轻的元素,仅次于氢和氦。它有三个电子围绕三个质子旋转两个电子在内层一个在外层。外层的一个电子,被电磁力束缚在原子核上,可以被更大的电磁力击散,从而产生带正电荷的锂离子(因为电子带负电荷)。这些离子的流动产生了电荷。
什么是离子?
离子是带电的原子。元素周期表上的所有非放射性元素都有相同数量的带负电荷的电子和带正电荷的质子。但当一种元素失去或获得一个电子时,它就被称为离子。由于不稳定,离子四处移动以获得或释放电子。
锂离子电池将锂离子分别储存在电池的正极和阴极中。解决方案叫做电解质有带正电荷的离子从阳极到阴极,创造电荷耗尽的积极的电池和电路的一台笔记本电脑,手机,或在这种情况下,汽车的发动机,然后回电池的负的部分。当汽车插入电源时,电子流会向另一个方向移动——从阴极到阳极——给电池充电。
影响电动汽车电池寿命的因素
锂离子电池也有其局限性;随着时间的推移,它们能够储存的能量会减少。然而,对电池退化的担忧更多的是汽车行驶里程的问题,而不是它的可用性问题——当然,这是一个合理的担忧,但不一定需要更换电池。电池的平均降解率为每年2.3%,“绝大多数电池的使用寿命将超过汽车的使用寿命。”
估算问题
估算电动汽车电池的实际使用寿命(而非其保证使用寿命)的问题在于,可用数据受到电动汽车上路时间的限制。自2010年推出以来,在美国销售的140万辆电动汽车中,只有大约40万辆使用年限超过5年。日产Leaf于2010年底在美国推出。雪佛兰Bolt在2016年底进入美国市场,而特斯拉最畅销的Model 3是在2017年年中推出的,而第一个达到10万英里的Model 3车主是在2019年才做到的。电池效率和能量密度也在不断提高。2014年,美国能源部(U.S. Department of Energy)的国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory)估计,电动汽车电池在温和气候条件下可使用12至15年(在极端气候条件下可使用8至12年),并恰当地指出,“仍需要长期验证。”
然而,汽油动力汽车发动机的实际寿命并不是很容易估计的。一辆汽油动力车的平均寿命是133017英里,但是除了引擎故障之外,汽车离开道路还有很多原因。如果你请专家估计一下汽油发动机的寿命,你可能得到一个含糊的回答:这完全取决于发动机的制造和保养得如何。一般的估计是15万英里。
电池更换成本
虽然锂离子电池的价格自1991年以来已经下降了97%,而且还在继续下降,但更换电动汽车电池仍然比更换汽油汽车发动机昂贵。除去劳力,一台新发动机可能成本从4000美元到7000美元不等,这取决于它有多少个汽缸,而一台二手引擎的价格是这个价格的十分之一。更换日产Leaf的24千瓦时电池范围可以从5500美元的新电池成本到大约一半的翻新电池成本,同样不包括人工成本。特斯拉Model 3电池可能成本你花了13500美元来替换。然而,由于电动汽车电池是由许多独立的模块组成的,而这些模块是由单个电池组成的,因此可能没有必要更换整个电池组。的专家现在的汽车请注意他们只遇到过一次整个特斯拉电池需要更换的情况。
如何最大化你的电池寿命
影响电池寿命的主要因素是每个电池的循环次数。(一个电池循环就是电池的放电和充电。)下面的建议来自MotorTrend,CarandDriver,ClipperCreek该公司是一家电动汽车充电站制造商。
- 就像驾驶汽油动力汽车一样,你开车的方式会影响你消耗的能源。这同样适用于电动汽车:快速启动和剧烈加速将电涌从电池输送到电机。
- 如果你不需要充满电,避免完全充电。避免电池完全放电。除非即将到来的公路旅行或通勤需要充满电,否则请将电池的电量保持在30 - 80%之间,这是电池的最高效率。
- 避免极端温度和湿度。高温会导致电池冷却系统工作更辛苦(消耗更多能量),而充电时应避免低温。温度在60到80华氏度之间,电动汽车电池的效率最高。
- 快速充电很方便,但会降低电池的长期容量。
- 提前计划好路线。如果你在路上需要充电,一个好的计划可以帮助你避免使用快速充电。如果您没有足够的费用到达您的目的地,只收取足够的费用,然后在到达时完成您的充电。
基业长青?
如果电动汽车制造商想要吸引消费者,他们需要让消费者放心,他们的汽车是耐用的,包括电池。虽然电动汽车近期才在市场上出现,因此很难预知它们的未来,但汽车行业专家预测,电动汽车的电池很可能比汽车的其他部分使用寿命更长。