動力電池選擇及其便捷更換維護服務體系的構建

杜弟林

【摘??要】改革開放以來我國經濟飛速發展人民生活步入小康，人們的工作生活更加追求優質高效、方便快捷、健康環保、綠色低碳。很多交通工具進入我們生活，特別是汽車已經“飛入尋常百姓家”在帶來優質高效、方便快捷的同時也大量消耗掉有限的化石能源并排除嚴重污染環境的尾氣，給健康環保、綠色低碳帶來阻礙。新能源中的電動汽車得到一定發展，但由于瓶頸問題沒有解決，導致電動汽車發展處于尷尬境地。選擇合適的動力電池和構建電動汽車安全便捷、隨時隨地獲得動力電池更換、充電、維護、回收的服務體系是解決瓶頸問題的方案。

【關鍵詞】污染環境的尾氣;瓶頸問題;尷尬境地;解決瓶頸問題的方案

新中國成立使中國人民站起來了，改革開放四十多年中國人民富起來了，兩個一百年目標必然讓中華民族強起來。我國經濟飛速發展人民生活步入小康，人們的工作生活更加追求優質高效、方便快捷、健康環保、綠色低碳。很多交通工具進入我們生活，特別是汽車已經“飛入尋常百姓家”在帶來優質高效、方便快捷的同時也大量消耗掉有限的化石能源并排除嚴重污染環境的尾氣，給健康環保、綠色低碳帶來阻礙。電動汽車的發展給我們帶來希望，但前期用戶的不良反應和具體對汽車使用的現實環境又使很多消費者望而止步放棄能耗經濟綠色環保的初衷。只有參照傳統車油料補充這樣方便的服務體系打造出動力電池更換服務體系才能最終走出電動汽車發展困境。

一、電動汽車動力電池的選擇

1.電動汽車使用的動力電池不是高續航、快充電、大能量密度的高端電池就好，而是要綜合考慮安全性、經濟性、可靠性、方便快捷性等各方面性能的協同優化。只要滿足以下的條件就能達到更廣泛推廣普及：①便于更換（這是重點也是新的觀念），整車動力電池更換的時間不超過10分鐘，全社會常規車用動力電池只能有固定的型號才能方便互換。②電池組中單只電池的尺寸在40cm*30cm*20cm以內，重量每只不大于20千克為好，不同功率的車只是使用的電池只數不同而單只電池是完全一致可以互換的。③電池安全性環保性必須要高，質量方面能滿足2000次充、放電正常使用壽命，電池充電方面滿足在8小時左右保護性充滿即可。續航時間方面，與整車所有電池只數有關，只要能夠保證車輛滿載續航200km就滿足使用條件。

2.目前各種動力電池比較，安全性、經濟性、環保性等多方綜合優化考慮，發現磷酸鐵鋰電池比較適合。磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩固，難以分解，即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結構崩塌發熱或是形成強氧化性物質，因此擁有良好的安全性。該電池被認為是不含任何重金屬與稀有金屬，無毒（SGS認證通過），無污染，符合歐洲RoHS規定，為綠色環保電池。所以磷酸鐵鋰電池之所以被業界看好，除了安全主要還有環保考量，因此該電池又列入?“十五”期間的“863”國家高科技發展計劃，成為國家重點支持和鼓勵發展的項目。

3.作為動力電池的要求是：容量高、輸出電壓高、良好的充放電循環性能、輸出電壓穩定、能大電流充放電、電化學穩定性能、使用中安全（不會因過充電、過放電及短路等操作不當而引起燃燒或爆炸）、工作溫度范圍寬、無毒或少毒、對環境無污染。采用LiFePO4作正極的磷酸鐵鋰電池在這些性能要求上都不錯，特別在大放電率放電（5～10C放電）、放電電壓平穩上、安全上（不燃燒、不爆炸）、壽命上（循環次數）、對環境無污染上，它是最好的，是目前最好的大電流輸出動力電池。無記憶效應：可充電池在經常處于充滿不放完的條件下工作，容量會迅速低于額定容量值，這種現象叫做記憶效應。鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性，而磷酸鐵鋰電池無此現象，電池無論處于什么狀態，可隨充隨用，無須先放完再充電。

4.磷酸鐵鋰電池也有其缺點：例如低溫性能差，正極材料振實密度小，等容量的磷酸鐵鋰電池的體積要大于鈷酸鋰等鋰離子電池，因此在微型電池方面不具有優勢。而用于動力電池時，磷酸鐵鋰電池和其他電池一樣，需要面對電池一致性問題。所有事物都不是完美的，動力電池的選擇更是這樣，只有綜合考慮全盤衡量選擇最適合的作為載體將電能進行搬運，供相對不規則移動的電動汽車使用。

二、電動汽車能普及使用甚至代替燃油等傳統汽車的條件：

1.能夠配套使用上述所講的動力電池并實現快速安全更換，按加油車類比更換完全車動力電池在5-10分鐘較合適。2.能隨時準確檢測動力電池的能量狀況。3.每輛電動汽車能配備兩組同樣的電池組，功能一樣互為備用。4.除動力電池外其他部件有各種型號和配置，能像傳統汽車一樣滿足不同人群的需求。

三、構建一個龐大完善優質的動力電池更換服務系統

1.動力電池能夠得到廣泛普及使用最終替代化石能源，除了有上述的電動汽車和動力電池外更重要的是還要構建一個龐大完善優質的動力電池更換服務系統。

2.服務系統對快沒電需更換電池的車盡可能近的提供滿電電池，對不滿足使用條件的電池免費回收，能修復的專業修復后再使用，不能修復的報廢并專業拆解廢料再利用（建議采用報廢后對環境無污染、拆解方便、廢料能再利用的電池）。

3.每個地區都設置像加油站一樣的電池充電站，可以和車輛維修店及電池修復回收站一并配置每區縣1至2個。每個充電站配置足夠數量電池、充電設備、運輸車和電池更換維護人員。電池修復回收站每個市設置1-2個，具備專業的電池修復及廢電池拆解廢料處置功能。

4.駕駛員可以根據車輛能量檢測提示提前進入充電站更換電池，也可以在路邊更換電池的服務臺更換電池。如果車輛報警即將沒有電了，應在路邊指定停車位停車，并呼叫電池更換服務系統派電池更換人員給予服務。

5.路邊一定距離（一般30km）就設置自行更換電池的服務臺，掃碼付費并用需更換的電池置換獲得滿充電的電池。路邊服務臺也可以對電池進行小電流補充電。

6.服務臺將被更換下來的電池信息及時反饋給最近的電池更換服務車，以便迅速運送滿充電池到服務臺備用同時運走換下的電池到充電維護站充電或維護。

四、電動汽車的優勢展望

1.有了這樣的動力電池、電動汽車和電池更換維護服務就構成了全覆蓋、可持續、高安全、經濟實惠的綠色能源公路交通生態系統，電動汽車和電能在公路交通上的使用就會像傳統車一樣方便，甚至比傳統車更方便。

2.如果有了便捷的服務，我想大家都會使用電動汽車和動力電池電能的，因為電動汽車有以下優點：①相同的能耗電能會經濟實惠更多;②使用電能更清潔環保;③電能更能實現人工智能化，更能夠實現無人駕駛。

3.當然電動汽車和電能比傳統燃油汽車和傳統化石能源有更多更多的優點，最終期待廣大車主自己去體驗這里就不一一列舉了！

總之，電能大部分可以再生而化石能是不能再生的，這一點是不可否認的！因此完全有理由相信電動汽車替代傳統燃油汽車，清潔能源替代化石能源是趨勢也是必然。

參考文獻：

[1]?搜狗百科.磷酸鐵鋰電池，-?baike.sogou.com/v...-?2020-1-4?-

[2]?池能電子.磷酸鐵鋰電池使用手冊，資料下載2016-1-27

[3]?池能電子.純電動客車電池充放電保護電路設計方案，鋰電知識2015-8-28

（作者單位：國網四川省電力公司鹽邊縣供電分公司）