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▲圖片來源:Engineering Explained
新研究指出電動車 LFP 磷酸鐵鋰電池「安心充飽」最佳健康保養原則似乎有點變數
採用 LFP 磷酸鐵鋰電池的電動車,由於具備相對耐用且較低的成本(但重、能源密度低)的各種特性,所以成為許多品牌相對於三元鋰電車款之外的入門車款主流規格。其中最讓車主看上的特色之一,則是原廠打出可以安心充電到 100%(甚至還建議一週至少要衝飽一次校正電量估計值)。
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更因為如此,甚至電量相對低的 LFP 磷酸鐵鋰電池每天充飽飽,對比為了電池健康而盡量不充飽的更高價款電動車,有時在生活使用時的可用電量與續航可能還會差不多。也因此顯得 CP 值更高;相對而言更無腦好懂,甚至可以更完整用到續航里程的 LFP 磷酸鐵鋰電池的保養原則。也是許多人會選擇這種電池形式的主因。
然而,最近有人挖到一篇最新電動車電池的相關研究,卻似乎有點推翻了以往許多人深信的磷酸鐵鋰電池保養原則。相信很值得對於保持電池最佳健康度的車主好好觀察注意一下!
▲圖片來源:Engineering Explained
這篇由 Engineering Explained 頻道所拿出關於磷酸鐵鋰電池壽命研究的論文「The Operation Window of Lithium Iron Phosphate/Graphite Cells Affects their Lifetime」。據報是出自特斯拉也有資助的單位所做的相關研究。所以某種程度來講,特斯拉應該也會注意到並進一步研討這對於未來自家磷酸鐵鋰電池的相關保養原則,可能會需要對應的改變。
研究內容的解釋分析推薦可以看看下面的影片。其中主要提到的有趣結論包括磷 LFP 磷酸鐵鋰電池時常保持在 100% 充飽狀態時(保持 75% 充至 100% 進行充電循環),反而比起從 0 開始充至 100%、80%、60% 甚至是 25% 循環充電,健康度要下降的更快。
也因為這樣的結論,這份研究給出了「如果是單純為了電池健康度,建議 LFP 磷酸鐵鋰電池盡可能在低電量狀態下運作,僅需偶爾充至 100% 即可。」
是的,單就校正電池準確度的保養原則是與先前相同。但在保持在較低電量狀態會比較不容易掉健康度這部分,就與先前的可以隨時充飽的保養原則好像完全相反?這結論也引起了極大的討論。
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引述影片中所提到的研究結論並以 AI 翻譯:
「The primary mechanism for LFP battery degradation is lithium inventory loss on the negative electrode on the
due to solid electrolyte interphase (SEl) growth.
Zsoldos’s study found that by cycling at a high state of charge (SOC), this increased exothermic SEl growth, Carbonate and increased Vinylene Carbonate (VC) consumption (an electrolvte additive). This resulted in more Li Alkoxide and DMOHC (dimethyl-2,5-dioxahexane carboxylate) generation. This caused more Fe dissolution & deposition.
This accelerated electrolyte reduction, and resulted in more rapid capacity fade.
(LFP 電池的主要劣化機制是負極上鋰離子庫存損失,這是由於固態電解質界面 (SEI) 的生長所致。
Zsoldos 的研究發現,在高充電狀態 (SOC) 下循環,會增加放熱的 SEI 生長、碳酸鹽消耗以及碳酸乙烯酯 (VC) 的消耗(一種電解液添加劑)。這導致更多的 Li 醇鹽和 DMOHC(二甲基-2,5-二氧己烷羧酸酯)生成。這進而導致更多的 Fe 溶解和沉積。
這加速了電解液的還原,並導致更快的容量衰減。)」
這份研究針對 0-25%、0-60%、0-80%、0-100% 與 75-100% 的幾個區段分別都進行了 2,500 小時充放電,並且透過相對嚴苛的高溫環境測試,希望能加速壽命方面的反應呈現時間。
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是說,基本上這研究的主要論點是在於,在較高電量的充放電狀態時的溫度與化學狀態都相對低充放電狀態要更為不利於健康度,所以才會有這樣的結論。但考量到實際使用時,一般人只用研究中最健康的 25% 電左右的電量顯然不切實際。
另一方面更別忽略,如果因此導致更容易遇到最傷電池(電池殺手!)的完全沒電狀態,搞不好碰到個幾次就把保持低電量所換來的健康度差異給抵銷甚至更傷! 就真的就得不償失了。
▲圖片來源:Engineering Explained
只能說,跟 Engineering Explained 影片中所提到「化學是非常複雜的東西」的結論類似(非此專業的小編也是看到頭暈暈~ QQ)。不專業的個人覺得,也許在更好的溫度條件或甚至是搭配上低電量快充變因之下,這樣的研究結論也可能會出現更多不同的變化?
此外,既然幾個電動車廠對於 LFP 電池的保養原則基本上都是一致。應該也證明,在一般的使用條件下這樣的差異性並不會對於車輛生命週期內的健康度有太大的影響 – 特別是在電動車針對電池所提供的里程數與時間範圍內。所以應該是不用太過擔心才是!
總之這份研究所提出來的不同觀點,應該是蠻適合對於電池健康度有極致追求的朋友細讀分析,或成為未來相關研究觀察的另一個切入重點了。