电动汽车电池维修危险重重。以下是机械师为何仍要这样做

维修汽车和电动自行车电池可以节省资金和资源,但挑战阻碍了行业发展

Close up of hands of a mechanic with orange gloves working on a battery module of an electric car.

一位机械师正在维修一辆电动汽车的电池模块。

里奇·贝努瓦 (Rich Benoit) 的汽车修理厂 The Electrified Garage 大约每天接到三次电话,来电者是一位老款特斯拉 Model S 车主,他们的汽车电池已开始出现故障。这种电池过去可以提供数百英里的续航里程,但现在单次充电可能只能行驶 50 英里。这些汽车通常已超出保修期,更换电池的成本可能超过 15,000 美元。

对于大多数产品而言,维修是比更换更经济实惠的选择。贝努瓦说,理论上,许多特斯拉电池都可以修复。他在美国经营着为数不多的几家专注于特斯拉的独立维修店之一。但由于涉及的时间和培训、安全考虑以及维修的复杂性,贝努瓦表示,在他的店里修理一块汽车电池的费用可能高达 10,000 美元以上——超过了大多数消费者愿意支付的费用。他说,许多人选择出售或捐赠旧车以换取报废,然后购买一辆全新的特斯拉。

“这种情况正变得像[汽车]几乎像电视这样的消费品一样,”贝努瓦说。


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贝努瓦的经历预示着电动汽车早期采用者以及电动微出行设备(如电动自行车和电动滑板车)开始面临的一个问题:这些车辆包含巨大而昂贵的电池,这些电池不可避免地会随着时间的推移而退化或停止工作。维修这些电池具有可持续性优势,节省了能源和资源,否则这些能源和资源将用于制造新电池。这对于电动汽车尤其重要,因为电动汽车包含非常大的电池,必须使用多年才能抵消与其制造相关的 碳排放。但许多电动汽车和电动出行电池在设计上难以维修,一些制造商 积极劝阻这种做法,理由是存在安全隐患。少数维修电动汽车或电动自行车电池的独立机械师由于设计挑战、安全要求以及缺乏备件,难以负担得起地进行维修

蒂莫泰·鲁菲尼亚克 (Timoté Rouffignac) 在比利时布鲁塞尔经营一家名为 Daurema 的小型电动自行车电池维修企业,他说:“回收箱里有很多电池可以维修。”但“由于电池并非设计为可维修的,因此很难提出一个好价格。”

智能手机中的锂离子电池包含一个“电芯”,该电芯由石墨负极、金属正极和液体电解质组成,液体电解质允许锂离子从一侧移动到另一侧以产生电势。电动自行车电池通常包含 数十个电芯。与此同时,电动汽车电池可以包含数百到数千个单独的电芯,这些电芯通常封装成“模块”,然后捆绑成电池组。除了电芯和模块外,电动汽车和电动自行车电池通常还包括电池管理系统,该系统监控电池的健康状态并控制充电和放电速率。

所有锂离子电池都会随着使用而退化,最终需要更换。但是,当电池包含许多单独的电芯和其他组件时,它的寿命 有时可以通过维修来延长,维修过程包括识别和更换坏电芯或模块,以及修复其他故障部件,例如故障的电池管理系统。在某些情况下,只需要更换单个模块。更换该模块而不是更换整个电池,减少了对锂等电池金属的需求,以及与制造更换电池(或新车)相关的碳排放。伯明翰大学研究电池可持续性的研究员加文·哈珀 (Gavin Harper) 说,这使得电池维修“对于循环经济非常理想”——循环经济是一种资源得到保护和再利用的系统。

虽然不一定便宜,但维修电池可以省钱。Cox Automotive 的泰勒·赫尔普斯 (Tyler Helps) 表示,该公司代表汽车制造商及其在美国各地的经销商维修保修期内的电动汽车电池。他说,一般来说,翻新的电动汽车电池的成本约为新电池的一半。自 2014 年开始提供电动汽车电池维修服务以来,Cox Automotive 估计已节省了超过千兆瓦时的电池——足以为大约 17,000 辆新电动汽车供电,避免了过早报废。

“维修在很多方面都比更换更有益,”赫尔普斯告诉 Grist。

但专家表示,电池维修很危险,不应在家中或由新手尝试。如果在维修尝试过程中电池电芯损坏,可能会导致短路,从而引发火灾或爆炸。如果尝试维修的人员未佩戴适当的高压手套,则可能会触电。“如果你不知道自己在做什么,你就是在玩火,”经营电动自行车维修店 Chattanooga Electric Bike Co. 的约翰·马斯纳 (John Mathna) 说,他指出,有些电动自行车电池包含“足以杀死人的电流”。

赫尔普斯说,至少,电池维修需要高压培训、电气经验、个人防护设备以及“对架构以及电池工作原理的基本了解”。那些希望维修电动汽车电池的人还需要设备将汽车抬离地面并物理移除电池,电池可能重达数千磅。

“很少有人能够甚至应该尝试这样做,”贝努瓦说。

但即使是那些接受过适当培训的人,也常常因为电动汽车或电动自行车电池的设计方式而难以维修。许多电动自行车电池都装在重型塑料外壳中,如果不损坏内部组件,则很难甚至不可能打开。在电动自行车电池内部或电动汽车电池的各个模块内部,电芯通常粘合或焊接在一起,使得单独更换它们变得困难或不可能。欧洲环境局 2021 年的一份报告 强调,更重要的是,一些电动出行电池包含软件,如果检测到未经授权的篡改迹象,该软件会导致电池关闭。

制造商辩称,他们的电池旨在提高安全性、耐用性和高性能,这可能会以可维修性为代价,并且许多制造商在保修期内(主要电动自行车品牌通常 约为两年,电动汽车则 为 8 至 10 年或 100,000 英里)提供免费或打折的更换电池。另一方面,维修倡导者认为,带有可逆紧固件(如夹子或可以剥离的粘合剂)的模块化设计不一定会损害安全性,并且为维修而设计的好处远远超过成本。

欧洲政策制定者开始听取倡导者的意见。今年 8 月,欧盟 通过了一项新法规,旨在促进电池的可持续性。除其他外,它包括一项规定,要求电动自行车和其他“轻型交通工具”(如电动滑板车)中使用的电池应可由独立专业人员维修至单个电芯级别。欧洲电动自行车行业由于担心安全、电池认证和法律责任问题,强烈反对 这项规定,目前正在努力应对如何遵守。

电动自行车电池制造商博世 (Bosch) 告诉 Grist:“我们仍在研究如何在遵守适用的安全法规和我们高品质标准的同时,使新的欧盟电池法规的要求成为可能。”博世指出,制造商面临的一个挑战是“美国的相反发展”,美国“正在朝着更严格的法规和更高的电动自行车电池和系统标准迈进”。

事实上,联邦消费者产品安全委员会最近宣布,它正在 考虑制定电动自行车及其电池的法规。此前,最近发生了一系列电动自行车电池火灾,这也促使地方层面采取政策回应。纽约市议会最近 修订了 其消防法规,以禁止“使用来自另一个电池的二手电芯组装或翻新锂离子电池”,维修人员有时会这样做。

该市还 最近颁布了一项法律,要求电动出行制造商确保其产品的电池通过 UL 2271 设计标准认证,该标准旨在提高安全性。UL Solutions 是一家为各种工业和消费产品及材料测试安全认证标准的跨国公司,该公司全球消费技术总监易卜拉欣·吉拉尼 (Ibrahim Jilani) 表示,维修后的电池可以满足此标准。但进行维修的公司需要“保持设计与需要维修之前完全一致”,吉拉尼说,包括使用相同品牌和型号的电芯和电子元件。电池维修店还需要每年接受四次 UL 现场检查,吉拉尼说,这将花费他们每年略高于 5,000 美元*。

与电动自行车相比,立法者对电动汽车电池维修相对保持沉默。在美国,没有具体的法律或法规来解决这个问题。欧盟的新电池法规也没有涉及电动汽车电池维修,只是建议立法者更新单独的 车辆法规,以“确保这些电池可以拆卸、更换和拆解”。 

德国保险协会 GDV 的一位发言人告诉 Grist,该协会“强烈支持”这一想法。今年 10 月,该组织发布了一项 研究结果,发现电动汽车的维修成本比类似的燃油汽车高三分之一,这在一定程度上归因于维修或更换电池的高昂成本。

一位 GDV 发言人告诉 Grist:“许多汽车制造商不允许电池维修,即使电池外壳受到轻微损坏也是如此。”如果汽车发生事故导致安全气囊展开,汽车制造商有时会选择更换电池。发言人表示,这两种做法“都会导致维修成本增加”,并最终导致更高的保险费。

电动汽车电池可维修性的新规则将在关键时刻出台。Cox Automotive 的赫尔普斯说,电动汽车电池设计方面正在并行发生两种趋势:“电池要么变得非常易于维修,要么根本无法维修。”

有些电池,例如大众 ID.4 内的电池,具有乐高积木式的模块,易于拆卸和更换。另一些电池,例如特斯拉的新型 4680 结构电池组,根本不包括模块。相反,所有电芯都粘合在一起并粘合到电池组本身,赫尔普斯将这种设计描述为“无法维修”。如果发现坏电芯组,则必须更换整个电池。

“它仍然是完全可回收的电池,”赫尔普斯说。“你只是无法维修它。”

特斯拉没有回复 Grist 的置评请求。

这个故事最初由非营利性媒体组织 Grist 发布,该组织报道气候、正义和解决方案。

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