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冬天电池更需要保暖？来看看会“自热”的电池技术
人类自从 发现 并开始使用电力之后，对于电力使用的焦虑就一直存在，即便是用于储存电能的电池出现，也只是稍微减缓了这种焦虑。就像现在全球火热的电动车一样，即便是有新鲜的体验，但依旧无法避免电池续航带来的焦虑。
电池对于电动车的直接影响，也使得各大新能源厂商以及电池供应 商 都绞尽脑汁去推进增加续航的方法。不过无论是物理上的堆电池方案，还是改变电池电解质组成 元素 ，甚至改变物质形态的方法，在低温面前，这些电池的续航甚至都不能呈现出一个正常的状态，怎样能够让电池在低温下保温与升温，成为了对抗这个“电池杀手”的关键。
微核高频脉冲加热技术
在研发以及使用电池的过程中，我们已经知道了，电池是有一个正常的工作温度区间，而在低温环境下电池的实际使用效果将会大打折扣，所以在这种环境当中电池就需要一个很好的热管理来为它保温。
在4月21日， 长安汽车 旗下长安深蓝品牌举办了深蓝技术分享会，在会议上长安公布了一项名叫“微核高频脉冲加热技术”。
单听这个名字，就知道这项技术肯定是针对电池热管理系统的，尤其是有脉冲加热这个字眼在。看回长安这次公布的这项技术，实际上它的想法并不复杂，在加热这个大前提条件不变的情况下，让电池包的升温更加迅速且均衡，以便让电池包在低温条件下尽快达到合适的工作环境。
宁德时代专利 CN 108711662 B脉冲加热装置
原理方面其实是基于此前宁德时代公布的一项专利技术拓展开来的，这项专利就是利用了低温导致内阻增大的特性，通过在电池两端加装可以产生振荡电流的装置，使电流经过内阻很大的电芯，从而让电池内部产生大量的热量，最终让电池温度快速升高。
虽然这样的加热方式能够让宁德时代的电池组达到4℃/min的升温效率，但这种频繁让电流从正极向负 极流 经的方式，很容易让锂电池当中的锂离子，在负极上还原过程中形成树枝状金属锂单质，也就是“锂枝晶”。“锂枝晶”生长到一定程度轻则影响电池容量，重则造成锂电池内部短路，严重威胁人身安全。
因此为了避免由于频繁的过电造成电池负极出现锂枝晶的情况，长安在宁德时代这个技术的基础上，对这项技术稍微进行了改进，选择用交流电给电池组产生电流加热。
为什么一定要提及是交流电呢？此前的电池自加热技术，产生的电流都为直流电。按照物理定义，在单位时间内电流的大小和方向不发生变化的称为直流电，再看回“锂枝晶”的的产生条件，在放电过程中负极来不及处理锂离子导致出现金属锂单质。
需要喘息时间的电池负极，面对直流电恒定的输出，很容易到达极限，之后就容易出现“锂枝晶”，所以为了减弱这种“一成不变”，需要给负极一些喘息空间，而在单位时间内电流的大小和方向不断发生周期性变化的交流电就较为合适负责这项工作。
交流电并不像直流电一样一直保持恒定数值，它会一直保持正值-0-负值-0-正值的周期性变化，也正是因为交流电这种非恒定的特性，能够让电池负极减少负担，从而减轻产生锂枝晶的几率。
同时长安在会议上也提到了功率半导体IGBT(绝缘栅双极型晶体管），IGBT是一个非通即断的开关，它没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路。再加上电机以及BMS系统配合工作，就可以实现随机高频率的电流充放切换，进一步的减少锂枝晶这种情况的出现。
长安官方公布的深蓝C385动力电池组，可以在零下30℃的环境温度中保持4℃/ mini 的升温速率，在零下30℃的环境温度中可以提升50%的动力表现以及缩短15%的充电时间。从数据来看，改进后的“电池自加热”技术不仅效率更高，还具备了更持久的电池寿命，这对于在低温地区的用户而言是相当好的消息。
电池：我也需要“暖宝宝”
目前市面上较为主流的电池种类，可以按照元素类型分为两种，即三元锂电池与磷酸铁锂电池，这两者最大的区别就是使用的电池正极材料不同。
磷酸铁锂电池是采用磷酸铁锂（ LiFe PO4）作为正极材料。它的优点是在高温条件下或过充时安全性非常高，缺点是在低温条件下（气温低于-10℃以下），磷酸锂电池衰减得非常快，经过不到100次充放电循环，电池容量将下降到初始容量的20%，基本与寒冷地区的使用绝缘了。
三元锂电池是采用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2，NCM）或镍钴铝酸锂（NCA）三元正极材料的锂电池，把镍盐、钴盐、锰盐作为三种不同的成分比例进行不同的调整，所以称之为“三元”，像宁德时代的NCM811就是指镍、钴、锰三者配比为8:1:1的三元锂电池。
三元锂电池的优点是高能量密度，同为宁德时代出品，它旗下的磷酸铁锂电池能量密度为178Wh/kg，而NCM523为200Wh/kg，NCM811更是达到了240Wh/kg。在低温方面-30℃条件下三元锂电池也可保持正常电池容量，更适应北方低温地区的使用条件。缺点是在高温条件下，三元锂电池的三元材料会在200℃时发生分解，在高温作用下极易发生燃烧或爆炸的现象。
上述的两种电池，虽然材料以及优缺点有所不同，但从微观的角度讲，两者的工作原理同样是锂离子在正负极之间来回迁移的过程。
在低温环境下，电池的正负极材料活性降低，同时充当桥梁的电解液导电能力也下降，因此电池在充放电时，内部会产生阻力，它被称为内阻。电池内阻增大，在电池正常使用过程中，就会产生大量焦耳热引起电池温度升高，实验表明环境0℃以下时，温度每下降10℃，内阻约增大15%。
受到了内阻的阻碍，想要发力却只能导致电池过量放电，电能不断的转换为热能，不仅电量下降、没办法正常输出功率，还容易对电池的安全性产生影响，这一切的结果都是因为低温环境造成的。
为了解决这个问题，除了上面我们提到最新的“脉冲自加热”技术外，其实供应商以及厂家都做了很多“保暖”的措施。
PTC元件
加热膜
目前有几种常见的方案，第一种是大多数纯电车型选择的PTC与加热膜，这一种方案的想法是通过外部电热元件发热，提高电池温度。PTC有水暖与风暖两种，水暖通过PTC加热冷却液，再和散热器进行热交换，风暖是开启暖风后，冷空气直接和PTC进行换热，最终吹出暖风。而加热膜则像是给电池盖上一层导电加热的被子，但这两者的缺点都比较明显，PTC容易造成受热不均，并且占电池舱的空间，而加热膜由于安全的关系，整体的造价不低，并且实际的加热效率也不高。
另一种方案是液冷循环系统，它像是给电池包额外加一套暖气上去，通过加热冷却液来获得一个较为长效的热源。还有一种方案是热泵空调，整个原理像是强制抽取大气热量转换进车里的样子，但当环境温度过低的时候热泵容易失效，所以特斯拉也做了一个“魔改”，除了抽取外界空气的热量外，还收集动力电池系统、驱动系统以及PCS功率电子产生的余热，整套系统依靠八通换向阀进行复杂的热量汲取，以此提高热泵空调总体的效率。
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脉冲自加热真的足够稳定？
其实不然，虽然这套“脉冲自加热”技术整个设计都具备了“黑科技”的潜质，但实际上这项技术还需要更多的磨合、调试以及优化。而且，长安这套技术并非是市面上第一个采用脉冲自加热技术作为动力电池热管理的厂家，既为电池供应 商 也为汽车品牌的 比亚迪 实际上已经将这套技术应用到了它们的车型当中。
这项技术主要应用在 比亚迪 旗下的超级混动DM-i车型上， 秦PLUS 的混动专用刀片电池使用的正是脉冲自加热的热管理系统。不过比亚迪这套技术与长安深蓝所使用的方案有些区别，长安深蓝是使用交流电通过三 元 锂电池组进行加热，而比亚迪的方案则是通过两组磷酸铁锂刀片电池组之间互相放电（直流电）进行加热。
从原理上来说，其实长安与比亚迪都是使用温度下降内阻增加后，电流经过大电阻产生热量的方案，只不过长安是在电池组外产生交流电进行过电，而比亚迪是两个电池组互相提供直流电为对方“取暖”，这一点与宁德时代的方案是相似的。
比亚迪目前采用这套技术的车型是 秦 PLUS，现款 秦PLUS DM-i在2021年3月上市，在上市之后网上也出现了DM-i在实际使用当中的一些问题，其中最多车主反应的是 秦 PLUS DM-i在低温环境下会出现发动机抖动、失火等情况。
而出现这个情况，与刀片电池使用到的脉冲自加热技术有关。厂家对自加热功能开启的温度设定过于极限，导致在非极限低温的情况下，脉冲自加热功能不能正常启动，而DM-i的发动机是需要电池带动电机给予发动机初始转速，发动机才能避免启动时的抖动。
因此像上述秦PLUS DM-i车主们遇到的情况，就是脉冲自加热功能在非极限低温下的无法正常工作导致的。同时，由于脉冲自加热功能是两个电池组通过升压程序互相充电加热，因此在使用脉冲自加热功能时，电池无法输出完整、连续的工作电压，也就无法正常的为电驱提供稳定功率，这也表明了DM-i车型只能在脉冲自加热与电驱两种情况之间二选一。
看完比亚迪这套技术产生的问题，对于长安这套技术，我们作为消费者还是需要谨慎对待，长安除了需要解决电驱/自加热只能二选一的情况外，对于环境温度识别以及自加热启动的标定，也需要下更多的功夫，我们也期待长安给出“微核高频脉冲自加热”技术的实测数据。
小结：
在传统、新势力品牌百家争鸣的时代，军备竞赛已经不止在机械调校层面上，高精尖技术也是一项关键的一环，所以也不难理解为什么长安不辞劳苦的再推出一个电动相关的全新平台。单从这次公布的这个脉冲自加热技术来看，技术上的改良是值得我们期待的，但技术最终还是要看体验，加之上一家采用脉冲自加热技术的车企在低温地区已经遭受了重创，这次长安再推带有这款技术的车型，也希望长安能够在调校以及实测体验方面，给到我们消费者一个满意的答卷。（文： 高子健）
@2019
三元材料概念股有哪些
杉杉股份（600884）
三元材料（NCM，供小型电动工具，国内规模最大）占比30%，锰酸锂占比不到10%。湖南杉杉（宁乡）年产1.5万吨正极材料生产基地正在积极推进，产品以钴酸锂、三元和二元为主，投产后产能达到2.7万吨，将进一步稳固公司龙头地位。
江特电机（002176）
涉足锂电池正极材料生产：出资8034.46万元（占97.45%）设立江西江特锂电池材料公司，从事锂电池正极材料生产，正极材料是锂电池关键原材料之一，正极材料性能的高低很大程度上决定了锂电池性能的好坏以及使用范围。公司涉足的正极材料包括三元材料和富锂锰基正极材料的批量生产。
众和股份（002070）
众和新能源（公司持有其66.67%股权）拟收购优派新能源100%股权。优派新能源经营范围包括有色金属、仪器仪表、电子产品、冶金炉料、五金销售等，其三元材料前驱体生产线于2011年初建成投产，设计产能约2000吨/年。
厦门钨业（600549）
电池材料是公司重点发展的产业之一，公司现拥有5000吨贮氢合金粉、1.05万吨各种锂离子材料生产能力，锂离子材料产品主要有钴酸锂、锰酸锂和镍钴锰三元材料（NCM）等；日本松下为公司电池材料主要采购商之一。
中国宝安（000009）
公司间接持有贝特瑞51.91%权益2012年，贝特瑞公司在研发硅碳、软碳、层状锰酸锂、层状三元材料等下一代的正负极材料开发取得突破性进展，其中硅碳复合材料有望在2013年推向市场；
当升科技（300073）
主营业务范围包括钴酸锂、多元材料及锰酸锂等小型锂电、动力锂电正极材料的研发、生产和销售，是国内领先的锂离子电池正极材料专业供应商。公司目前已有多款动力型多元材料实现批量生产。
赣锋锂业（002460）
2013年1.75亿投向年产4500吨新型三元前驱体材料项目，年产4500吨新型三元前驱体材料项目达产后，年均新增销售收入3.46亿，年均净利润3705.93万元。
金瑞科技（600390）
2014年6月，公司拟不低于9.54元/股定增不超过7000万股，募集资金不超过6.678亿元，投于到年产10000吨电池正极材料生产基地建设项目（2.97亿元）和年产7000吨锂离子动力电池多元正极材料项目（3.57亿元）。
红星发展（600367）公司申请的《三元正极材料前驱体的制备方法》获得了发明专利授权，但公司未进行锂离子电池三元正极材料及前驱体的生产，只是正在开发和推进作为三元正极材料及前驱体的基础原材料（前端产品）——高纯硫酸锰、高纯四氧化三锰等锰系产品。
格林美（002340）以荆门格林美为主体,拟投资9500万元建设年产3000吨动力电池用镍钴锰前驱体材料生产线。目前，公司的三元材料生产线是生产钴镍锰前驱体材料的。
锂电池是谁发明的呀？
锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而来。日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池.是没有具体发明人的
谁都可以研发自己的材料。正极、负极的材料有很多种，比如锰酸锂、铁锂电池、三元材料电池等等，各个公司根据自己的研发经验开发出不同的材料，其用料、剂量等配方都是保密的，属于商业秘密，不可能申请专利，因为专利是需要公开所有资料的。
当然，在电池的实际研发中是会产生专利的，比如你的电池用一种特别的结构、或者处理方法，达到了一种特殊的目的，可以申请专利，一般为实用新型专利，很少有发明专利！
没有具体到专利这一说，所以他基本上等同于liunx操作系统。属于开源。
