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鋰離子電池怕冷這個(gè)認(rèn)知，

其實(shí)要早于人們對(duì)電動(dòng)汽車的關(guān)注。

影響力最大的科普者，就是大名鼎鼎的蘋果手機(jī)。這一點(diǎn)我有親身體會(huì)，充滿電的iPhone6在寒冷的冬季出門，沒幾分鐘就只剩下60%的電量。若路上多耽擱一會(huì)，它直接給你關(guān)機(jī)了，連打個(gè)滴滴的機(jī)會(huì)都不給，苦不堪言。在寒冷面前，鋰電池比人還要嬌貴！

正是蘋果手機(jī)的科普如此到位，所以當(dāng)電動(dòng)汽車迎來第一個(gè)冬天、續(xù)航大幅縮短的時(shí)候，用戶并沒有沖動(dòng)地指責(zé)廠家偷工減料帶來質(zhì)量問題，更多的是抱怨應(yīng)對(duì)措施不到位。

電動(dòng)汽車冬季續(xù)航縮短，

通俗地說，是由兩個(gè)原因?qū)е碌模?/strong>

一是人怕冷，二是電池怕冷。

人怕冷，于是就要開暖風(fēng)。即便是大家都熟悉的燃油車，夏季開空調(diào)油耗也會(huì)大幅上升。而冬季開暖風(fēng)，情況會(huì)更加嚴(yán)峻，原因在于：

制暖需求量更大：制暖/冷消耗主要由溫差決定，冬季-10℃→20℃，制暖需求30℃。夏季35℃→25℃，制冷需求也就10℃而已。

制暖效率更低：制冷由“電能/動(dòng)能搬運(yùn)熱量“來實(shí)現(xiàn)，也就是“冷泵”。而制暖通常是由“電能轉(zhuǎn)化熱量”的PTC來實(shí)現(xiàn)，效率低?！半娔馨徇\(yùn)熱量”的“冷泵”應(yīng)用還不普遍。

燃油車的乘客也怕冷啊，為啥沒覺得冬天制暖更耗油呢？ 原因在于，發(fā)動(dòng)機(jī)工作會(huì)產(chǎn)生大量的熱，這些熱量足以家用小轎車使用了。而電動(dòng)汽車呢？ 工作的時(shí)候電池、電機(jī)都非常地“冷靜”，沒有余熱可用??！

如果發(fā)揚(yáng)阿Q精神，咱們也可以換個(gè)角度來理解：電動(dòng)汽車正是因?yàn)槟芰哭D(zhuǎn)換效率高達(dá)90%以上，比發(fā)動(dòng)機(jī)的20-40%高很多，所以余熱才少、所以才需要消耗額外的制暖能量的！這樣理解是不是舒服多了？呵呵。

至于電池怕冷，大部分人僅有模糊的、感性的認(rèn)識(shí)，而不清楚具體原理。今天我們稍微花點(diǎn)時(shí)間，縷一縷。大家別走，我保證講得通俗易懂。低溫是如何折磨鋰電池的？只需要記住以下3點(diǎn)就可以了：

正極才是鋰離子的家：當(dāng)所有鋰離子均到達(dá)正極，回到家時(shí)，它們就不再想動(dòng)了。也就是，沒電可放了。

強(qiáng)迫鋰離子背井離鄉(xiāng)，就是充電：為了避免成為死肥宅，人們就要“充電”。正負(fù)極通電之后，在各種電場力、擴(kuò)散力、電化學(xué)力的作用下，鋰離子們背井離鄉(xiāng)，離開正極的家，穿越電解液，來到負(fù)極暫居下來。也就是，充滿電了。

思鄉(xiāng)心切，期待放電：鋰離子思鄉(xiāng)心切，一旦有機(jī)會(huì)飛奔回正極，回家的過程中伴隨著巨大的能量釋放，驅(qū)動(dòng)車輛前行。

那低溫下的鋰電池，發(fā)生了哪些變化呢？

容量損失：鋰離子 “凍住，不許動(dòng)”。負(fù)極的鋰離子本來思鄉(xiāng)心切，但低溫下部分鋰離子失去活性(圖中黃色圓圈)，不愿意出門了。打個(gè)比方，本來你在銀行有100萬元，惹上官司后銀行凍結(jié)了20萬元，這部分就不能使用了。若能證明清白(溫度恢復(fù))，凍結(jié)的20萬元還能恢復(fù)(電量也能恢復(fù))，不會(huì)憑空消失。

放電損失：電解液固化，“歸家異途”兇險(xiǎn)。溫度正常時(shí)，鋰離子可以順利地穿過電解液。低溫時(shí)，電解液變得“粘稠”，甚至“結(jié)冰”，鋰離子的歸家異途就變得兇險(xiǎn)了，要費(fèi)不少力氣才能穿過去。具體表現(xiàn)就是內(nèi)阻增大，本來一度電能跑5公里的，現(xiàn)在只能跑4公里了。

打個(gè)比方，這相當(dāng)于增加了“能量稅”，好好的10萬元，只買到了8萬元的貨品；一旦花了出去，再恢復(fù)正常溫度，這部分損失的能量也回不來了。

低溫下鋰離子的“歸家異途”

3種不同狀態(tài)電芯，0度以下內(nèi)阻顯著增加

充電衰減：直觀地理解，負(fù)極材料的晶格就像蜂巢一樣，鋰離子來了之后可以“嵌入”進(jìn)去，英文叫intercalation。在低溫下，晶格就收縮了，鋰離子“嵌入”變得困難。

所以電池管理系統(tǒng)就自覺地降低充電速度，這就會(huì)導(dǎo)致第二天早上也充不滿，本來就堪憂的續(xù)航，雪上加霜。

有人說，如果我讓BMS在低溫下強(qiáng)行加大電流呢，就不能把鋰離子給強(qiáng)行擠進(jìn)晶格嗎？答案是，可以是可以，但晶格有可能就“擠破”了，這會(huì)造成電池容量的永久性損耗。所以兄弟，心急吃不了熱豆腐。

可以看出來，低溫對(duì)鋰離子電池的傷害是全方位的：一來充電不滿，二來放電不順，三來制暖又非常耗電。這一多管齊下，開流節(jié)源，電動(dòng)汽車冬季續(xù)航減半也絕不是很夸張的說法了。那么，有什么應(yīng)對(duì)措施呢？

熱泵——提高制熱效率

人怕冷，可以忍一忍，“又不是不能用”(狗頭笑臉)。當(dāng)然，為司機(jī)與乘客制暖，也并非沒有優(yōu)化空間。例如，設(shè)計(jì)較小的車型，再如特斯拉的方向盤與座椅加熱系統(tǒng) —— 保證屁股與手不冷，臉上涼點(diǎn)可以忍，這樣的話就不太冷的氣候下，就沒必要開車內(nèi)制暖了。

特斯拉座椅加熱系統(tǒng)

電池怕冷，那是絕對(duì)忍不了的。一般的電加熱叫PTC，聽起來挺高科技的，其實(shí)就是電流通過電阻，根據(jù)焦耳定律放熱。這種電加熱方法，1度電可以轉(zhuǎn)換成1度熱，效率較低。

有沒有1度電帶來更多熱量的方法呢？有的，也就是所謂的“熱泵”，可以簡單地理解為空調(diào)制冷的反過程。前兩年Bosch都也在推這套系統(tǒng)，在奧迪車型e-tron版本上有使用。

理論上來說，熱泵系統(tǒng)可以用1度電帶來3度熱，制暖效率達(dá)300%。有些家用空調(diào)真的能達(dá)到這種效率，非常節(jié)能。但是，就像發(fā)動(dòng)機(jī)特性一樣，要想達(dá)到如此高的效率，熱泵/空調(diào)需要穩(wěn)定的溫度、濕度、風(fēng)速條件(這些都是影響蒸發(fā)與冷凝的因素)。

居住空間也許能保證溫度、濕度、風(fēng)速條件的相對(duì)穩(wěn)定，但對(duì)于汽車來說，可能一個(gè)都保證不了…… 理論效率300%，實(shí)際效率也就150%。1度電可以換來1.5度熱，當(dāng)然比PTC要好，但是個(gè)人看來也就是半斤八兩。對(duì)純電動(dòng)汽車來說，這種頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳的方法，并不能從根本上解決問題。