怕自燃也怕衰減？技術解讀OTA“鎖電”
[汽車之家 技術] 近年來，中國的電動車市場可謂是日新月異，市場上高續航里程、極快加速和快充的電動車層出不窮。但與此同時，聳人聽聞的電池自燃起火視頻也時常引爆網絡。在這個背景下，一些“無良”車企巧借進店保養的機會悄悄“升級”了車輛的電池管理軟件，改變車的電池工作特性。細心的車主事后會發現續航里程出現巨大的縮水。這其中到底蘊含著怎樣的邏輯？本文通過對鋰電池的特性介紹，為大家梳理這其中的技術邏輯。
嬌貴的鋰離子電池的四個“受不了”
①次次用到底受不了
在很多“上個時代”的人印象中，用手機就該用到徹底沒電。然后再充滿。否則電池會有“記憶效應”，電量越用越少。這其實是錯誤的概念。因為早年間的鎳鎘電池或鎳氫電池有這個問題�，F在電動車中常見的鋰離子電池并不存在這個問題。
鋰離子電池的壽命，即可充電次數，不是一個定量，而是和放電深度有關。可充電次數 x放電深度＝總充電周期完成次數�？偝潆娭芷谕瓿纱螖翟礁撸黼姵氐膲勖礁�。所以如果有機會充電，車企是鼓勵消費者盡量充電的。但如果管不了車主們充電，就只能限制車的用電�！盁o良”車企因此直接通過升級軟件將電量下限“鎖定”到一個比較高的值，比如10%，即可簡單粗暴地通過降低放電深度來延長電池壽命。
②充太多或充太快受不了
就像人既不能餓著又不能撐著，鋰離子電池的過充（overcharge）也會帶來問題。它會導致正極活性物質結構的不可逆變化及電解液的分解。同時過充還會產生大量氣體，放出大量的熱（見下圖紅線右邊的峰），極其容易發生爆炸，有安全隱患。因此要避免對電池產生過充。因此從保證安全的角度，車企會通過軟件升級“鎖定”一個電池充電的上限，比如90%，削減了可用容量。
另外，鋰離子電池還受不了狼吞虎咽——大的充電和放電電流都會導致鋰離子的快速移動，過大的充電電流讓鋰離子快速脫離晶格，會對結構穩定性造成沖擊，想要快速嵌入陽極，擴散速率跟不上，則會出現鋰單質在陽極表面沉積；過大的放電電流會讓大量鋰離子短時間通過SEI膜，可能造成膜層結構的大規模破損。所以過大的電流會讓電池快速老化。
③過熱或過冷環境受不了
我們生活的地球并不都是四季如春，冬天的嚴寒和夏天熱浪對人的威脅同樣會波及到鋰電池。低溫時，電解質移動的相當慢，從而影響鋰離子在正負極之間的轉移活性，導致電池充放電性能下降。充電過程中，負極的電化學極化明顯加劇，析出的金屬鋰容易形成鋰枝晶，穿破隔膜并導致正負極短路。
過熱的環境會讓正極材料發生分解，無論是磷酸鐵鋰還是三元鋰（比如錳酸鋰），而其中磷酸鐵鋰比錳酸鋰稍好一些，但分解現象仍在。溶解現象會造成材料結構的變化和晶格的破壞，一方面導致高電壓區充電容量的減少，另一方面造成活性物質間接觸阻抗增大，鋰離子遷移速率降低，最終導致電池失效。這里說的高溫通常在60℃以上�？紤]到電池在運行期間會放熱，這個溫度在夏天是比較容易出現的。
④長時間滿電、無電受不了
不是每個電動車車主每天都開自己的車，遇到出差、旅游或疫情封城可能就不會動車。此時長期維持過高或過低的電量狀態的鋰電池也會“折壽”。長期處于無電量或低電量狀態時，鋰電池內部的電子移動所受到的阻力會增加，導致電池容量減小。而當電池一直處于滿電狀態，大量鋰離子插入負極石墨，處于不穩定載體上，鋰離子更容易脫落游離在電解液中，使電池容量降低。
鋰電池最好是處于電量的中間狀態，電池壽命最長。通常情況下，維持10％－90％的電量有利于保護電池。
“騙人”的電量顯示
就像速度表其實永遠會顯示比車速快的值，我們在車內看到的電量（SOC）也不是實際的SOC，而是已經被核算為可用的電量部分。換句話說，即使到0%，電池依舊是有電的。
近年來特斯拉等車企已經培養了一大批消費者去習慣于用OTA更新的方式“升級”自己的車。因此車企也開始習慣于“悄悄地”用這種方式來改善電動車電池的管理策略。車從一個售出即完成的硬件產品變成了一個需要在整個使用周期不斷維護完善的動態的軟件產品。因此，無論是否接受，OTA升級改變已售出車的特性這件事是一個目前汽車業的大趨勢。
不過這并不是意味著用戶應該聽任車企的操縱，讓自己的車被改動。OTA升級的規則需要被規范，而在電量變少這件事上，特斯拉就有一個先例，并在今年得到了敗訴的判決。通過這個案例我們可以大致看到這個領域內法律推崇的界限在哪里，這也給中國的類似新的案例一些啟發。
敗訴：OTA升級后里程驟降的特斯拉Model S和Model X
2019年，特斯拉通過OTA升級軟件，為當時正在服役的Model S和Model X提供了“能夠延長電池壽命”的軟件補丁。而用戶發現的現象是減少了續航里程。原告David Rasmussen發現自己的2014款Model S 85在OTA之后損失了8千瓦時可用電量，特斯拉稱這是正常的損耗。
這個軟件升級之前，一臺特斯拉Model S(參數|詢價)在香港發生火災，特斯拉認為需要為Model S和X改進充電和熱管理的設定，進而起到保護電池、延長壽命的目的。
2021年7月29日，特斯拉在美國的集體訴訟中初步達成和解，將對1743臺特斯拉Model S的車主每人賠償625美元罰款，并被要求提供電池診斷和提示，在質保期內按需提供電池維修服務。本案特斯拉合計賠款150萬美元，其中包括41萬的原告方律師費。
高鎳鋰電池的流行和隱憂：鎳鈷錳811和鎳鈷鋁
此次鎖定電量事件中的主角廣汽豐田iA5、廣汽埃安AION LX和威馬EX5都不約而同的采用的是寧德時代公司生產的811電池芯。所謂811，指的是正極材料配方為鎳鈷錳（NCM）三元材料的鋰離子電池，其中鎳鈷錳三個元素的占比8:1:1。該配方在近年來的電動車電池技術中頗為流行。而另一個流行的配方是特斯拉-松下采用的鎳鈷鋁（NCA）。我國電動車補貼是鼓勵高里程電動車的，這二者都具有能量密度相對高的特點，也正因如此，二者在中國的電動車市場近年來取得了較大的市場占有率。
但隨之而來的兩種配方的缺點也十分明顯——他們更容易出現熱失控。
從上圖可以看出，隨著鎳元素的增長，發熱量激增的溫度越來越低，換句話說，熱失控風險越來越提前。
上圖將鎳鈷鋁NCA也納入了對比，它展現了比鎳鈷錳811更高的電量和更差的穩定性。不能只見賊吃肉，不見賊挨揍。這兩種電池拿的補貼多，著的火也多，車企為了保證電池壽命、降低安全風險，也更傾向于在此類電池的充放電SOC范圍上做更多的限制，即“電量鎖定”。從這個角度看，廣汽埃安等公司的此類行為也就不難理解了。
結論：理性用車，合理維權
在這個時代的中國，有電動車開是幸福的。中國作為最大的電動汽車消費國和生產國，已經激活了市場。產品選擇多，價格低，技術領先，消費者已經享受到了世界級的先進電動車產品。但很顯然，現有的產品依舊還沒到完全成熟的階段。因此我們本著科學理性的態度，在了解鋰電池的局限性后，以更合理的方式用車，減少出事的風險。同時出了事也別急，有特斯拉的判例在先，用合理手段維權也是車主的應有權利。（本文作者：特約撰稿人羅新雨 編輯：楊鵬）
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