电动汽车冬季时续航短，该怎么办？

电动汽车冬季续航短，跑不了多远，油门踩下去没劲儿，站在一个动力锂电池包技术人的角度看，我可以一脸真诚的说「这都是正常反应」，然后收获一波№☆＆＠……好吧，即使这就是真相，但一个负责任的态度是，有没有办法做的更好。

1先说为何冬天续航就不行了

现在市面上的电动汽车，绝大部分都是锂离子电池的，那么就先扒一扒，冬天的锂离子电池怎么了。

还得先从原理说起。电动汽车上使用的重要锂离子电池类型，磷酸铁锂、三元锂和锰酸锂三种主流的锂离子电池，负极石墨材料为主。他们的基本反映原理是近似的，都是摇椅式电化学储能过程。

锂离子电池放电过程

如上图所示。在充电过程中，由于电池外加端电压的用途，正极集流体附近的电子在电场驱动下向负极运动，到达负极后，与负极材料中的锂离子结合，形成局部电中性存放在石墨间隙中；消耗了部分锂离子的负极表面，锂离子浓度变低，正极与负极之间形成离子浓度差。在浓差驱动下，正极材料中的锂离子从材料内部向正极表面运动，并沿着电解质，穿过隔膜，来到负极表面；进一步在电势驱动用途下，穿过SEI膜，向负极材料深处扩散，与从外电路过来的电子相遇，局部显示电中性滞留在负极材料内部。放电过程则刚好相反，包含负载的回路闭合后，放电过程开始于电子从负极集流体流出，通过外电路到达正极；终于锂离子嵌入正极材料，与外电路过来的电子结合。

负极石墨为层状结构，锂离子的嵌入和脱出的方式，在不同类型的锂离子中没有太大差异。不同正极材料，其晶格结构存在不同，充放电过程中的锂离子扩散进出，过程略有不同。

电化学过程的阻力和动力

阻力，从前节文字描述的电化学过程可以看到，放电过程中，锂离子想要从负极来到正极，要在一些动力的驱动下克服一些阻力才能实现。这些阻力包括，从负极结构中扩散出来要克服负极SEI膜阻抗；沿着电解液扩散要克服电解液传导阻抗；穿越正负极之间的隔膜，要克服隔膜阻抗；从电解液进入正极，要克服正极SEI膜（这个膜的结构不是特别明显）和材料内部扩散阻抗。

那么锂离子克服这些阻力的动力哪里来？一方面来自于正负极材料电势差，正极材料与负极材料的势能差越大，电池表现出来的开路电压越高，电池存储的能量也就越多，这个属性也是电池能够放电的基本动力；另一方面，电解液中不同位置离子浓度的不同，驱动离子从高浓度位置向低浓度位置运动，所谓浓差驱动。

低温对电化学过程的影响

这样看来，只要我们明确，低温是怎么样影响这些阻力和动力的，就能理解低温对锂离子电池性能的影响是怎么起用途的。

正极材料活性物质，温度越低，其活性越差，对外表现出电势降低；正极锂离子在材料内部通道中的扩散越困难，表现出阻抗新增；

负极表面的SEI膜，是电解液与负极材料初次接触时候形成的一层钝化膜，它的存在保护了负极材料不会被电解液进一步腐蚀，同时又能允许锂离子进入和脱出。当温度降低，锂离子通过SEI膜也变得困难，表现为阻抗新增；

电解液的活性，在低温下同样变差，离子在电解液中的扩散能力降低。带电离子的移动速率，宏观上的表现就是电流值的大小。回想一下电流的含义：单位时间流过导体任意截面的电量。联系到电荷移动速率与电流的关系，低温使得电解液通过电流的能力降低了。而对电荷移动的阻碍，则表现为回路阻抗。温度下降，电解液阻抗上升。

整体上看，在锂离子电池这个体系里，电荷移动的不顺畅，既表现为电势降低，同时又表现为阻抗升高。电势或者说电池的开路电压，在一定温度下，与电池内部容纳的能量有明确的对应关系，那么电势下降显示了电池内电能的减少。

到这里，用一句话表述为何低温下，电动汽车的续航里程少了？宏观上，因为低温使得锂离子电池的可用容量变小了，同时内阻变大了；微观上，低温一方面降低了锂离子电池活性物质放电的势能，另一方面提高了系统放电阻力。可用电量减小，行驶里程必然会减少，而电池内阻的新增，又将一部分可用的电能直接转化成欧姆热浪费掉了。两方面因素综合到一起，续驶里程必然明显减小。

2是否有办法提高冬季电动汽车的续航里程？

从前面的内容可以了解到，低温给电池带来的种种变化。怎么样解决呢？还是得从温度入手。

一个，可以称为恒温车库方法吧。要求车辆长期停放的环境温度不能过低，因为经历一宿十来个小时，电池内部温度基本可以与环境温度持平。假如放在冬天的户外，续航肯定受影响。不过这只是一个不是建议的建议……

另一个切实可行的方法是预热，就是起动之前，先给电池加热。当然，你的车要具备电池加热功能才行。有数据显示，一个预热措施可以带来如下水准的里程提升：环境温度零下20℃，无预热，直接起动行驶，续驶里程是常温里程的60%左右；采用预热方法，续驶里程提高到常温里程的90%。

这里的预热，专门指在汽车起动之前，利用动力锂电池以外的其他电源给电池包加热，温度达到15℃以后，车辆可以进入行驶状态。假如把动力锂电池自身作为电源，微小电流自加热，除了消耗电量以外，还会带来对电池本身寿命的伤害，是一种不太合理的加热方式。

假如恒温车库或者预热两个方式都做不到，而你所在地区的温度也只是在0℃左右，那么退而求其次，你可以采取先小功率低速行驶一段时间，让电池小电流放电行驶的同时给自己加热。当电池温度超过15℃以后，就可以正常行驶了。

假如没有任何保温、预热的条件，又家在东北，建议冬天就别开电动汽车了，眼前实在没有太好的办法供应给你。等真正的低温电池出现了，零下40℃也能直接抗住了，到时候再考虑不迟。

3锂离子电池低温充放电的危害

低温工作关于锂离子电池的伤害非常大，不到不得已的情形，最好不要低温运行，包括放电和充电。即使你不在意续驶里程。

低温放电，低温下的锂离子电池，电解液导电能力变差，假如给电池施加大负载，锂离子被强行拉出负极层状结构，另一侧又有大量的锂离子要快速嵌入正极材料。这会造成对正负极材料结构的损坏，进而使得一部分可用容量永久损失。

低温充电的危害更大，是引起负极锂金属枝晶生长的一大原因。低温下给锂离子电池按照正常条件充电，由于锂离子在电池内部的移动能力变差，出现大量离子堆积到负极表面等待嵌入的情形。离子过多，一部分来不及嵌入就以单质的形式沉积在负极表面。一波一波的离子堆积到一起，锂枝晶逐渐生长，可能刺破电池隔膜，造成正负极短路。有研究表明，经历过低温充电的电池，发生热失控的几率增大数倍，其重要影响因素就是低温充电积累下来的锂金属沉积，更活泼，更容易发生剧烈反应。

4低温锂离子电池技术

天然适合低温条件工作的电极材质，当数钛酸锂，可以实现零下40摄氏度正常工作。钛酸锂做负极材料，一方面它没有SEI膜，锂离子嵌入通道是三维结构，使得其低温下离子运动的困难程度不会明显升高；另一方面，离子的嵌入和脱出不会带来体积变化所谓零应变材料，这使得它在低温条件下结构不容易受到破坏。但钛酸锂材料有他绕不开的缺陷，能量密度低，只有175mAh/g。

除了寻找天然适应低温的材料以外，另一个技术路线是利用辅助材料，提高现有正负极材料和电解质的耐低温性能。比如，在电解质中添加助剂。有的助剂可以提高负极与电解质之间的界面稳定性，以提高低温耐受能力；有的助剂可以提高电解液的低温导电能力，进而提高低温工作能力。低温电池技术，还在发展过程中，没有达到大规模商用的水平。瓶颈重要在于稳定性问题和成本问题。

最后，电动汽车的续航里程，动力锂电池的可用电量是决定性因素，但其他的一些方面也不应完全忽略。一个是车辆运行工况对电能消耗率的影响，通俗讲就是开车的手法。频繁加减速，是最耗电的方式。保持中高档次的匀速运行，是最省力省电的开法。有车主抱怨承诺的续航里程虚高，实际差的太远。暂且不提商家诚信度的影响，只从技术角度考虑，假如厂家按照一个60km/h匀速标定出来的续航，跟实车在车流中走走停停，二者的差距必定会很大。另一个方面就是制动能量回馈，能量回馈是电动汽车的一个亮点，但也不是所有情形的制动能量都能得到回收，假如简单讲，要车辆速度不是太高或者太低，制动不能太紧急。