低温电池预加热与快充需求的平衡,其实就是在温度、快速充电、安全、电池寿命和能效这五个相互制约的目标中寻找动态最优解。
冬天开电动车,最闹心的就是充电了,许多人因为网络上流传一句话:“低温快充伤电池”就不敢使劲充。
这其中的核心矛盾点就一个,那就是电池怕冷,得先预热才能好好快充,但预热又要耗电、费时间。举个例子,这就像冬天起床,得先暖被窝才舒服,可暖被窝又要多花几分钟,怎么平衡才不纠结?今天就用大白话把这事说透。

我们先搞懂上一个问题,电池为啥冬天“充不动?低温快充为什么伤电池?”
咱们可以把电池里的锂离子想象成一位贫困国家的打工人,他的职业是搬运工,工作内容是负责把货物从正极搬到负极。天冷的时候,搬运工身体冻僵,走得慢还容易滑倒,前面人滑倒后要么挤在半路不动,要么货物没搬进电池电极掉在路上摔坏了。
摔坏的货物就会直接堆在外面,像很多玻璃渣一样,可以叫它们‘锂枝晶’(见下图)。这些锋利的玻璃渣不仅会让充电变慢,还可能戳破电池里的隔离膜,引发安全风险。

所以低温下快充的前提是:先把给他们一件自动发热的高科技大棉袄,也就是电池预加热。但预热不是越久越好、温度越高越好,关键在恰到好处。
一、核心点,找对平衡点,不浪费也不损伤电池就像人,有最舒服的工作温度,因此不是越热越好,15-30℃是算是较好的一个区间。如果低于这个温度,充电慢还伤电池,高到40℃及以上,虽然充得快,但电池有可能会加速老化,相当于“透支寿命换速度”。
举个直观例子:-10℃环境下,不预热直接快充,可能1小时只充进去30%的电;如果预热到20℃再充,40分钟就能充到60%,既快又安全。
那有的人就是硬要预热到35℃及以上呢?
这样反而要多耗10%及以上的电量,充电速度却没提升多少,纯属浪费。
而且给电池的加热方法有很多,它们也有各自的特点
例如风暖优点是结构简单、成本较低、技术成熟。缺点是加热慢、能耗高、温度均匀性差;
液暖加热效率高、温度较均匀、可控性好,但是系统复杂、有泄漏风险;
加热膜结构紧凑、热传导直接、可定制形状,但是对安装工艺要求高;
相变材料无需耗能,但是不主动产热、增加重量和成本、有循环寿命等等。
二、不用纠结的平衡技巧,按电量和场景选方式以我自己以前的通勤小电车为例分享一下经验,预热要耗电(大概占电池总电量的5%-8%,相当于少跑5-8公里),所以要不要预热、预热多久,还得看电池剩余电量和充电场景。
①首先是日常通勤充电,如果气温低于0℃,插枪后先等5-8分钟预热,再开快充。虽然多花了点时间,但充电速度能快40%,而且不会伤电池。要是气温在5℃以上,直接快充就行,没必要浪费电预热。
②然后是长途补能,长途最怕耽误时间,如果是满电出发,到达规划的充电站后可以直接快充了,因为车辆在行驶过程中,电池会自己发热,这时候可以直接充电而不用继续加热了。
③最后是极寒天气的充电情况了,这种情况别着急快充,按三步来:先让充电枪头预热1-2分钟(避免接口冻住接触不良),再让车辆用小电流慢慢预热电池到10℃,最后再逐步提升快充功率。初期功率别太高,等温度稳定了再提速,不然容易伤电池。

新能源电动车常用两种电池:三元锂电池和磷酸铁锂电池,它们的“怕冷程度”差别很大,预热策略也得调整:
三元锂电池,相对耐冷,预热不用等太久;
磷酸铁锂电池,特别怕冷,有概率要预热到一定温度才能快充,不然充得慢还伤电池。
简单说:磷酸铁锂车主冬天充电较慢;三元锂车主可以稍微缩短预热时间,省点电。
但是从物理角度来说,理论上磷酸铁锂电池会比三元锂电池更加安全,但是它们的电压曲线也不同,磷酸铁锂相对于三元锂电池来说更为平缓,电量预测会不那么精确,这个就要看各位如何取舍了。

看到这里是不是大家觉得电车充个电怎么这么麻烦?其实上述这些充电情况,已经是过去式了,现在的电动车都有BMS电池热管理系统,会自动调节预热和充电功率,咱们不用再像新能源热管理还未成熟的前期时,进行太复杂的操作。只要记住别瞎折腾自己的车,就能既享受快充的方便,又保护好电池寿命啦。
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