德耐隆简述解决低温环境下电池使用寿命缩短的问题

　　据了解“电池加热” 技术可以让新能源汽车为我们提供所需要的动力，提高动力电池容纳量的相关性能。纯电车在温度低的环境中驾驶时，它的动力电池和电机等主要部件的性能消耗量会相对较大，可能导致动力不足甚至不工作的情况。

　　温度对于锂离子电池有着重要的影响，过低的温度不仅会导致锂离子电池性能下降，无法正常工作，低温下充电还会导致负极析锂现象的发生，引起电池容量快速衰降，极端情况下甚至会引起正负极短路。因此为了让锂离子电池在较低的温度下正常工作，需要为锂离子电池配备加热装置，以提升锂离子电池的温度。

　　低温充电电池

　　三元、磷酸铁锂体系

　　-20℃低温0.5C充电，且充放电循环300周以上；

　　-40℃低温0.2C充电，且充放电循环300周以上。

　　低温放电电池

　　三元、磷酸铁锂体系

　　-40℃高倍率5C持续放电，80%以上容量保持率；

　　-50℃低温放电，75%以上容量保持率。

　　锂离子动力电池的特性受环境温度的影响相对比较明显，当实用环境温度较低的时候它的能量和功率减退的情况比较严重，如果长时间在这种温度下使用的话还会缩短它的使用寿命。某纯电车品牌已经开始在其磷酸铁锂车型中开启了沿途预热功能优化，为了让电池达到接近锂离子电池活性的最好温度，从而提升充电效率，在充电前的行驶过程中车辆会提前加热电池。除了使用，在温度低的环境下， 电池充放电也将变得困难，所以纯电车的启动和充电也会受到影响。纯电车使用率较高的锂离子动力电池在零下十摄氏度时，其可用放电容纳量骤降，仅能保持常温时的30%左右。

　　温度低电荷迁移内阻剧增是动力电池功率性能减退的主要原因。具体来说，首先锂离子动力电池温度低环境下的性能与它里面的电解液有关系。如果温度较低电解液电导率将降低，且温度低的环境充可能会造成致析出的锂金属容易和电解液产生反应，从而使锂离子动力电池的性能进一步恶化。温度低的环境下电池中电极膜阻抗的增加是动力电池在这种温度下性能恶化的又一个原因。温度低的状态下，电池中电极膜阻抗增加，可用功率下降。“电池加热”技术在工程应用上，从动力电池管理系统来看，可根据用车用需求，开发针对车用电池模块和电池包的新型温度较低的环境加热技术，使电池在温度低的环境下也可以保持在正常的工作温度范围内，从而满足动力电池正常充放电的要求，让车辆使用工程中在任何环境下都可以达到最佳的性能状态。

　　现在大部分人不愿意买电动汽车的其中一个原因就是续航里程的焦虑。尤其是在天气冷的时候或长年高寒冷地区，由于温度太低锂离子电池里的带电粒子运动速度变慢，从而影响了电能的输出。

　　而这体现出来的就是充不满电，也不能完全放出来电。那要想让动力电池维持适宜的工作温度，就有了PTC方案。就是让电池除了驱动汽车外还要分一部分电能去加热自己。这样虽然电能少了，但是续航还是打了折扣。不过温度到位比完全不加热可用的电量还是更多。这就可以看出PTC其实就是类似于电暖炉方案，可提高电量但效率不够高。

　　热泵是利用压缩机通过外界吸收热量，再来反哺电池。虽然热泵也是用电池驱动的，但从效率上看就比PTC方案的效率高多了。

　　这里不要忘了热泵的工作效率是跟外界有关的。驱动压缩机虽然电能不变，如果外界的温度太低，就没有多少热量可以给它吸收了，这种情况下工作效率自然会下降，效率可能还不如PTC加热。

　　热泵方案工作温度到零下10度左右基本上就带不动了。而比亚迪的工程师们就想了个方案，比起热泵方案更高效的。就是从整车热量的角度去考虑，开发出宽温域高效热泵。

　　这又是什么呢？就是不要只去关注外界热量，而是整台车在运行过程中所产生的热量！

　　比方说电机和电控运行产生的废热。宽温域高效热泵可以把整台车可以利用的废热全部利用起来，这样的效率就高了。

　　这样一套方案下来，可以让电池在零下30度都能有效工作。比亚迪会把这套宽温域高效热泵标配在刚发布的E平台3.0，也就是说，以后比亚迪用这套平台所打造的汽车都要比现在的电池效能提高20%左右，为就叫冬天不怂贼拉扛冻。

　　光有制热方案还不够，还得考虑如何把制造的热量保留，这个工作也是相当的重要。

　　动力电池包为了满足密封和强度要求，整包上壳体和下箱体采用金属材料制成，金属的导热系数较高，低温工况下散热严重。

　　针对新能源汽车动力电池包在低温工况下散热严重导致温差较大的问题，为保证电池的工作温度厂商出尽奇招，部分电池包生产商会通过填充物实现保温效果，还有的设计了一种电池包保温层。

　　在低温环境下将电池热量更好地收集起来，使动力电池温度维持在最佳的工作温度区间，可以有效地提高新能源汽车动力电池使用性能。

　　电池包中保温层布置

　　电池包内使用的保温材料除了导热系数低之外，还需具备阻燃、绝缘、柔软杠高温和质量轻等特点。

　　德耐隆改性耐火隔热毡复合材料作为电池包的保温层，德耐隆改性耐火隔热毡形状可根据实际需求进行裁剪加工，由于电池包内模组表面形状不规整，周边布置有高压铜排和低压线束，因此将保温层仿形粘贴在下箱体和上壳体内壁。

　　新能源汽车的电池包在低温工况下的加入保温层设计，采用德耐隆改性耐火隔热毡复合材料作为电池包内的保温材料，通过温度试验测试，在-25℃的低温工况下，装有保温层的电池包在降温速度上明显比没有使用保温材料的要相对减小，对于这个保温设计方法在电池包内具有较强的适用性， 能够提高动力电池在低温环境地区的使用性能。

　　特性

　　绝缘电阻：100MΩ（1000v绝缘电阻表）

　　介电强度：≥2000V/min无击穿，无闪络

　　耐火焰1200℃（5分钟不烧穿）、无粉化无痒

　　符合环保标准、在火焰中燃烧时不产生有毒有害气体

　　技术指标

　　产品密度150kg/m³（GB/T5480-2008）

　　长期服务温度 -200℃至1200℃ （GB/T17430-1998；ASTM C 447）

　　压缩强度（变形10%:≥67kPa；变形25%:≥250kPa）

　　产品憎水率≥98%（GB/T10299-2011）

　　导热系数不高于0.02W/m.k（GB/T10295-2008；ASTM C 447）

　　加热线收缩率＜2%@650℃（ASTM C 356）

　　燃烧等级 A级（GB 8624-2012）

　　总的来说，影响电池高温、低温的因素可以概括为：提高电池各组分的电导率或者导电性(包括选择导电性更好的活性材料、优化电解液成分、改善负极SEI膜成分、抑制正极表面物质的溶出等)，从而降低电池整体的阻抗，对于提升高温、低温性能是有所帮助的。锂离子电池对温度的适应性就跟人体一样，过高、过低的温度都不利于其发挥最大的功能，选择合适的材料、优化结构设计、定制合适的使用条件，才能充分发挥其性能。