动力电池选择及其便捷更换维护服务体系的构建

杜弟林

【摘  要】改革开放以来我国经济飞速发展人民生活步入小康，人们的工作生活更加追求优质高效、方便快捷、健康环保、绿色低碳。很多交通工具进入我们生活，特别是汽车已经“飞入寻常百姓家”在带来优质高效、方便快捷的同时也大量消耗掉有限的化石能源并排除严重污染环境的尾气，给健康环保、绿色低碳带来阻碍。新能源中的电动汽车得到一定发展，但由于瓶颈问题没有解决，导致电动汽车发展处于尴尬境地。选择合适的动力电池和构建电动汽车安全便捷、随时随地获得动力电池更换、充电、维护、回收的服务体系是解决瓶颈问题的方案。

【关键词】污染环境的尾气;瓶颈问题;尴尬境地;解决瓶颈问题的方案

新中国成立使中国人民站起来了，改革开放四十多年中国人民富起来了，两个一百年目标必然让中华民族强起来。我国经济飞速发展人民生活步入小康，人们的工作生活更加追求优质高效、方便快捷、健康环保、绿色低碳。很多交通工具进入我们生活，特别是汽车已经“飞入寻常百姓家”在带来优质高效、方便快捷的同时也大量消耗掉有限的化石能源并排除严重污染环境的尾气，给健康环保、绿色低碳带来阻碍。电动汽车的发展给我们带来希望，但前期用户的不良反应和具体对汽车使用的現实环境又使很多消费者望而止步放弃能耗经济绿色环保的初衷。只有参照传统车油料补充这样方便的服务体系打造出动力电池更换服务体系才能最终走出电动汽车发展困境。

一、电动汽车动力电池的选择

1.电动汽车使用的动力电池不是高续航、快充电、大能量密度的高端电池就好，而是要综合考虑安全性、经济性、可靠性、方便快捷性等各方面性能的协同优化。只要满足以下的条件就能达到更广泛推广普及：①便于更换（这是重点也是新的观念），整车动力电池更换的时间不超过10分钟，全社会常规车用动力电池只能有固定的型号才能方便互换。②电池组中单只电池的尺寸在40cm*30cm*20cm以内，重量每只不大于20千克为好，不同功率的车只是使用的电池只数不同而单只电池是完全一致可以互换的。③电池安全性环保性必须要高，质量方面能满足2000次充、放电正常使用寿命，电池充电方面满足在8小时左右保护性充满即可。续航时间方面，与整车所有电池只数有关，只要能够保证车辆满载续航200km就满足使用条件。

2.目前各种动力电池比较，安全性、经济性、环保性等多方综合优化考虑，发现磷酸铁锂电池比较适合。磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质，因此拥有良好的安全性。该电池被认为是不含任何重金属与稀有金属，无毒（SGS认证通过），无污染，符合欧洲RoHS规定，为绿色环保电池。所以磷酸铁锂电池之所以被业界看好，除了安全主要还有环保考量，因此该电池又列入 “十五”期间的“863”国家高科技发展计划，成为国家重点支持和鼓励发展的项目。

3.作为动力电池的要求是：容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流充放电、电化学稳定性能、使用中安全（不会因过充电、过放电及短路等操作不当而引起燃烧或爆炸）、工作温度范围宽、无毒或少毒、对环境无污染。采用LiFePO4作正极的磷酸铁锂电池在这些性能要求上都不错，特别在大放电率放电（5～10C放电）、放电电压平稳上、安全上（不燃烧、不爆炸）、寿命上（循环次数）、对环境无污染上，它是最好的，是目前最好的大电流输出动力电池。无记忆效应：可充电池在经常处于充满不放完的条件下工作，容量会迅速低于额定容量值，这种现象叫做记忆效应。镍氢、镍镉电池存在记忆性，而磷酸铁锂电池无此现象，电池无论处于什么状态，可随充随用，无须先放完再充电。

4.磷酸铁锂电池也有其缺点：例如低温性能差，正极材料振实密度小，等容量的磷酸铁锂电池的体积要大于钴酸锂等锂离子电池，因此在微型电池方面不具有优势。而用于动力电池时，磷酸铁锂电池和其他电池一样，需要面对电池一致性问题。所有事物都不是完美的，动力电池的选择更是这样，只有综合考虑全盘衡量选择最适合的作为载体将电能进行搬运，供相对不规则移动的电动汽车使用。

二、电动汽车能普及使用甚至代替燃油等传统汽车的条件：

1.能够配套使用上述所讲的动力电池并实现快速安全更换，按加油车类比更换完全车动力电池在5-10分钟较合适。2.能随时准确检测动力电池的能量状况。3.每辆电动汽车能配备两组同样的电池组，功能一样互为备用。4.除动力电池外其他部件有各种型号和配置，能像传统汽车一样满足不同人群的需求。

三、构建一个庞大完善优质的动力电池更换服务系统

1.动力电池能够得到广泛普及使用最终替代化石能源，除了有上述的电动汽车和动力电池外更重要的是还要构建一个庞大完善优质的动力电池更换服务系统。

2.服务系统对快没电需更换电池的车尽可能近的提供满电电池，对不满足使用条件的电池免费回收，能修复的专业修复后再使用，不能修复的报废并专业拆解废料再利用（建议采用报废后对环境无污染、拆解方便、废料能再利用的电池）。

3.每个地区都设置像加油站一样的电池充电站，可以和车辆维修店及电池修复回收站一并配置每区县1至2个。每个充电站配置足够数量电池、充电设备、运输车和电池更换维护人员。电池修复回收站每个市设置1-2个，具备专业的电池修复及废电池拆解废料处置功能。

4.驾驶员可以根据车辆能量检测提示提前进入充电站更换电池，也可以在路边更换电池的服务台更换电池。如果车辆报警即将没有电了，应在路边指定停车位停车，并呼叫电池更换服务系统派电池更换人员给予服务。

5.路边一定距离（一般30km）就设置自行更换电池的服务台，扫码付费并用需更换的电池置换获得满充电的电池。路边服务台也可以对电池进行小电流补充电。

6.服务台将被更换下来的电池信息及时反馈给最近的电池更换服务车，以便迅速运送满充电池到服务台备用同时运走换下的电池到充电维护站充电或维护。

四、电动汽车的优势展望

1.有了这样的动力电池、电动汽车和电池更换维护服务就构成了全覆盖、可持续、高安全、经济实惠的绿色能源公路交通生态系统，电动汽车和电能在公路交通上的使用就会像传统车一样方便，甚至比传统车更方便。

2.如果有了便捷的服务，我想大家都会使用电动汽车和动力电池电能的，因为电动汽车有以下优点：①相同的能耗电能会经济实惠更多;②使用电能更清洁环保;③电能更能实现人工智能化，更能够实现无人驾驶。

3.当然电动汽车和电能比传统燃油汽车和传统化石能源有更多更多的优点，最终期待广大车主自己去体验这里就不一一列举了！

总之，电能大部分可以再生而化石能是不能再生的，这一点是不可否认的！因此完全有理由相信电动汽车替代传统燃油汽车，清洁能源替代化石能源是趋势也是必然。

参考文献：

[1] 搜狗百科.磷酸铁锂电池，- baike.sogou.com/v...- 2020-1-4 -

[2] 池能电子.磷酸铁锂电池使用手册，资料下载2016-1-27

[3] 池能电子.纯电动客车电池充放电保护电路设计方案，锂电知识2015-8-28

（作者单位：国网四川省电力公司盐边县供电分公司）