本文最初由 Grist 发布。在此处注册 Grist 的 每周简报。
Rich Benoit 经营的汽车修理厂 The Electrified Garage,每天会接到大约三次电话,客户都是一些老款特斯拉 Model S 的车主,他们的汽车电池开始出现故障。曾经能提供数百英里续航里程的电池,可能突然间一次充电只能行驶 50 英里。这些车通常已过保修期,而更换电池的成本可能超过 15,000 美元。
对于大多数产品而言,维修比更换更经济实惠。Benoit 是美国少数几家专注于特斯拉的独立维修店之一,他说,理论上,这些特斯拉电池有很多是可以修复的。但由于所需的时间、培训、安全注意事项以及维修的复杂性,Benoit 表示,在他的店里维修一辆汽车电池的费用可能高达 10,000 美元以上——这超过了大多数消费者愿意支付的价格。他说,因此,许多人选择报废或捐赠他们的旧车,然后购买一辆全新的特斯拉。
“现在的情况是,[这辆车] 几乎就像电视一样,已经成了消耗品,” Benoit 说。
Benoit 的经历预示着早期采用电动汽车的人以及电动微型交通工具(如电动自行车和电动滑板车)的车主开始面临的问题:这些车辆都装有大型、昂贵的电池,这些电池随着时间的推移不可避免地会退化或停止工作。维修这些电池具有可持续性优势,可以节省本来用于制造新电池的能源和资源。这对于电动汽车尤其重要,它们配备了非常大的电池,这些电池必须使用多年才能抵消制造过程中产生的碳排放。但许多电动汽车和电动出行工具的电池设计上就难以维修,一些制造商出于安全考虑,明确反对这样做。少数维修电动汽车或电动自行车电池的独立技师,由于设计挑战、安全要求以及缺乏备件,难以负担地进行维修。
“回收站里有很多电池本可以修复,”在比利时布鲁塞尔经营一家小型电动自行车电池维修公司 Daurema 的 Timoté Rouffignac 说。“但因为它们不是为了维修而设计的,所以很难给出一个好价格。”
智能手机中的锂离子电池包含一个“电池芯”,它由石墨负极、金属正极和允许锂离子在两边移动以产生电势的液体电解质组成。而电动自行车的电池通常包含几十个电池芯。电动汽车的电池则可能包含数百到数千个独立的电池芯,这些电池芯通常被封装成“模块”,然后进一步组合成电池组。除了电池芯和模块,电动汽车和电动自行车的电池通常还包括一个电池管理系统,用于监测电池的健康状况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,并最终需要更换。但是,当电池包含许多独立的电池芯和其他组件时,通过维修可以延长其寿命,这个过程包括识别并更换损坏的电池芯或模块,以及修复其他故障部件,如故障的电池管理系统。在某些情况下,只需要更换一个模块。更换一个模块而不是整个电池,可以减少对锂等电池金属的需求,以及与制造替换电池(或新车)相关的碳排放。英国伯明翰大学电池可持续性研究员 Gavin Harper 表示,这使得电池维修“对循环经济——一个资源被节约和再利用的系统——非常有益”。
虽然不一定便宜,但维修电池可以省钱。Cox Automotive 的 Tyler Helps 表示,该公司在美国为汽车制造商及其经销商维修保修期内的电动汽车电池。总的来说,翻新后的电动汽车电池大约是新电池的一半价格。自 2014 年开始提供电动汽车电池维修服务以来,Cox Automotive 估计已挽救了超过 1 吉瓦时(GWh)的电池——足以为大约 17,000 辆新电动汽车提供动力——避免了过早报废。Cox Automotive
“维修比更换有无数个好处,” Helps 告诉 Grist。
但是,专家表示,电池维修很危险,不应在家中或由新手尝试。如果在维修过程中损坏了电池芯,可能会导致短路,从而引发火灾或爆炸。如果尝试维修的人没有穿戴合适的高压手套,可能会触电。经营电动自行车维修店 Chattanooga Electric Bike Co. 的 John Mathna 说:“如果你不知道自己在做什么,那就是在玩火,”并指出一些电动自行车的电池“带有足以杀死人的电流”。
Helps 表示,最基本的要求是具备高压培训、电气经验、个人防护装备以及“对电池架构及其工作原理的基本了解”。希望修理电动汽车电池的人还需要设备将汽车抬离地面并取出电池,电池可能重达数千磅。
“很少有人能或者甚至应该尝试这样的事情,” Benoit 说。
然而,即使是那些拥有合适培训的人,也常常难以维修电动汽车或电动自行车的电池,因为它们的设计方式。许多电动自行车电池封装在坚固的塑料外壳中,这些外壳很难(如果不是不可能)在不损坏内部组件的情况下打开。在电动自行车电池内部,或电动汽车电池的单个模块内部,电池芯通常被胶合或焊接在一起,使得它们难以或不可能单独更换。此外,正如欧洲环保局 2021 年的一份报告所强调的那样,一些电动出行电池包含软件,一旦检测到未经授权的篡改迹象,就会导致电池关闭。
制造商认为,他们的电池设计是为了提高安全性、耐用性和高性能,这可能会牺牲可维修性,而且许多制造商在保修期内(对于主要的电动自行车品牌来说通常是约两年,对于电动汽车来说是八到十年或 10 万英里)提供免费或打折的更换电池。另一方面,维修倡导者认为,模块化设计和可逆紧固件(如可以拆卸的卡扣或粘合剂)不一定会损害安全性,而且为维修而设计的好处远远大于成本。
欧洲的政策制定者们开始倾听倡导者的声音。8 月份,欧盟通过了一项新法规,旨在促进电池可持续性。其中一项规定要求,用于电动自行车和其他“轻型交通工具”(如电动滑板车)的电池应可由独立专业人士维修到电池芯级别。欧洲电动自行车行业强烈反对这项规定,理由是担心安全、电池认证和法律责任问题,目前该行业正努力寻求合规。
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安全法规和我们高质量标准的同时,实现新的欧盟电池法规的要求。”博世指出,制造商面临的一个挑战是“美国正在走向相反的发展方向”,美国“正朝着更严格的法规和更高的电动自行车电池及系统标准迈进”。
事实上,联邦消费者产品安全委员会(CPSC)最近宣布,它正在考虑对电动自行车及其电池进行监管。在此之前,一系列电动自行车电池火灾事件也促使地方层面采取了政策应对。纽约市议会最近修订了其消防法,禁止使用来自另一块电池的二手电池芯进行“锂离子电池的组装或翻新”,而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符合 UL 2271 设计标准,该标准旨在提高安全性。UL Solutions(一家测试各种工业和消费品及材料安全认证标准的跨国公司)的消费者技术全球总监 Ibrahim Jilani 表示,维修过的电池可以满足此标准。但 Jilani 说,进行维修的公司必须“保持设计与需要维修之前完全相同”,包括使用相同品牌和型号的电池芯和电子元件。Jilani 还表示,电池维修店还需要每年接受四次 UL 实地检查,这每年将花费他们略高于 5,000 美元。*
与电动自行车相比,立法者在电动汽车电池维修方面相对沉默。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,除了建议立法者更新另一项车辆法规,“以确保这些电池能够被移除、更换和拆卸”。
德国保险协会(GDV)的一位发言人告诉 Grist,“坚决支持”这一想法。10 月份,该组织公布了一项研究结果,该研究发现电动汽车的维修成本比同类燃油车高出三分之一,并指出部分原因是电池维修或更换的高成本。
GDV 的发言人告诉 Grist:“许多汽车制造商不允许电池维修,即使电池外壳有轻微损坏。”有时,如果汽车发生事故导致安全气囊启动,汽车制造商会选择更换电池。发言人表示,这两种做法“都会导致维修成本增加”,并最终导致保险费上涨。
关于电动汽车电池可维修性的新规定出台正值关键时刻。Cox Automotive 的 Helps 表示,电动汽车电池设计方面正出现两种趋势:“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 中的电池,采用类似乐高的模块化设计,易于拆卸和更换。而另一些电池,例如特斯拉新的 4680 结构电池组,则根本不包含模块。相反,所有电池芯都被粘合在一起,并粘合到电池组本身,Helps 将这种设计描述为“无法维修”。如果发现一组电池芯有问题,则必须更换整个电池组。
Helps 说:“它仍然是一个完全可回收的电池。你只是无法维修它。”
特斯拉未回应 Grist 的置评请求。
本文最初发表于 Grist,网址为 https://grist.org/transportation/ev-battery-repair-is-dangerous-heres-why-mechanics-want-to-do-it-anyway/。
Grist 是一个非营利性、独立媒体组织,致力于讲述气候解决方案和公正未来的故事。了解更多请访问 Grist.org