鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1422次 | 2021年04月25日
鋰離子電池快速充電方法介紹及從自身結(jié)構(gòu)看快充能力影響因素
新車上市,當(dāng)然我說(shuō)的是電動(dòng)汽車,時(shí)常會(huì)出現(xiàn)這樣的介紹:快速充電,半小時(shí)充電80%,續(xù)航200公里,完全解決你的里程焦慮!快充,商用車用來(lái)提升設(shè)備使用效率,乘用車用來(lái)解決里程焦慮,不斷逼近加一箱油的時(shí)間。大有成為標(biāo)配的趨勢(shì)。
充電多快可以叫快充?
我們充電的基本訴求:
1)充電要快;
2)不要影響我電芯壽命;
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
3)盡量省錢,充電機(jī)放出來(lái)多少電,盡量都充到我的電池里。
那么多快就可以叫快充了呢?并沒(méi)有什么標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)給出具體數(shù)值,我們暫且參考知名度最高的補(bǔ)貼政策中提及的數(shù)值門檻。下表是新能源客車2017年補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)。可以看到,快充的入門級(jí)是3C。實(shí)際上,在乘用車的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)中,沒(méi)有提及快充的要求。從一般乘用車的宣傳資料中,可以看到,大家一般認(rèn)為30分鐘充滿80%已經(jīng)可以作為快充的噱頭,拿出來(lái)宣傳了,那么姑且認(rèn)為乘用車的1.6C就可以是入門級(jí)快充參考值。按照這個(gè)思路,宣傳15分鐘充滿80%的,相當(dāng)于3.2C。
快充的瓶頸在哪里?
在快充這個(gè)語(yǔ)境里,相關(guān)方按照物理主體分,包括電池、充電機(jī)、配電設(shè)施。
我們討論快充,直接的想到電池會(huì)不會(huì)有問(wèn)題。實(shí)際上,在電池有問(wèn)題之前,首先是充電機(jī),配電線路的問(wèn)題。我們提到特斯拉的充電樁,其名曰超級(jí)充電樁,它的功率是120kW。按照特斯拉ModelS85D的參數(shù),96s75p,232.5Ah,最高403V計(jì)算,其1.6C對(duì)應(yīng)最大需求功率為149.9kW。從這里就可以看到,關(guān)于長(zhǎng)續(xù)航純電動(dòng)汽車型,1.6C或者說(shuō)30分鐘充滿80%已經(jīng)對(duì)充電樁構(gòu)成考驗(yàn)。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中,不允許在原來(lái)的居民用電網(wǎng)絡(luò)中直接直接設(shè)置充電站。1臺(tái)快充樁的用電功率就已經(jīng)超出幾十戶居民的用電量。因此,充電站都要單獨(dú)設(shè)置10kV變壓器,而一個(gè)區(qū)域的配電網(wǎng)絡(luò)并非都有余量新增更多的10kV變電站。
然后說(shuō)道電池。電池是否能夠承載1.6C或者3.2C的充電要求,可以從宏觀和微觀兩個(gè)角度來(lái)看待。
宏觀上的快速充電理論
之所以這節(jié)的題目叫做宏觀上的快速充電理論,是因?yàn)橹苯記Q定電池快速充電能力的是鋰離子電池內(nèi)部正負(fù)極材料性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu),電解液成分、添加劑,隔膜性質(zhì)等等,這些微觀層面的內(nèi)容,我們暫時(shí)放在一邊,站在電池外邊,看鋰離子電池快速充電的方法。
鋰離子電池存在最優(yōu)充電電流
1972年美國(guó)科學(xué)家J.A.Mas提出蓄電池在充電過(guò)程中存在最佳充電曲線和他的馬斯三定律,要注意的是,這個(gè)理論是針對(duì)鉛酸蓄電池提出的,其界定最大可接受充電電流的邊界條件是少量副反應(yīng)氣體的出現(xiàn),顯然這個(gè)條件與具體的反應(yīng)類型有關(guān)。
但系統(tǒng)存在最優(yōu)解的思想,卻是放之四海而皆準(zhǔn)的。具體到鋰離子電池,界定其最大可接受電流的邊界條件可以重新含義?;谝恍┭芯课墨I(xiàn)的結(jié)論,其最優(yōu)值仍然是類似馬斯定律的曲線趨勢(shì)。
值得注意的是,鋰離子電池的最大可接受充電電流的邊界條件,除了要考慮鋰離子電池單體的因素,還要考慮系統(tǒng)級(jí)別的因素,比如散熱能力不同,系統(tǒng)的最大可接受充電電流是不同的。然后我們暫且以這樣的基礎(chǔ)繼續(xù)向下討論。
馬斯定理的公式描述:
式中;I0為電池初始充電電流;α為充電接受率;t為充電時(shí)間。I0和α的值與電池類型、結(jié)構(gòu)和新舊程度有關(guān)。
現(xiàn)階段對(duì)電池充電方法的研究重要是基于最佳充電曲線來(lái)開展的。如下圖所示,假如充電電流超過(guò)這條最佳充電曲線,不但不能提高充電速率,而且會(huì)新增電池的析氣量;假如小于此最佳充電曲線,雖然不會(huì)對(duì)電池造成傷害,但是會(huì)延長(zhǎng)充電時(shí)間,降低充電效率。
對(duì)這個(gè)理論的闡述包含三個(gè)層次,是為馬斯三定律:
①關(guān)于任何給定的放電電流,蓄電池充電時(shí)的電流接受比α與電池放出的容量平方根成反比;
②關(guān)于任何給定的放電量,α與放電電流Id的對(duì)數(shù)成正比;
③蓄電池在以不同的放電率放電后,其最終的允許充電電流It(接受能力)是各個(gè)放電率下的允許充電電流的總和。
以上定理,也是充電接受能力這個(gè)概念的來(lái)源。先理解一下什么是充電接受能力。找了一圈,沒(méi)有看到統(tǒng)一官方的含義。按照自己的理解,充電接受能力就是在特定環(huán)境條件下,具備一定荷電量的可充電電池充電的最大電流。可以接受的含義是不會(huì)出現(xiàn)不應(yīng)有的副反應(yīng),不會(huì)對(duì)電芯的壽命和性能造成不良影響。
進(jìn)而理解一下三定律。第一定律,在電池放出一定電量以后,其充電接受能力與當(dāng)前荷電量有關(guān),荷電量越低,其充電接受能力越高。第二定律,充電過(guò)程中,出現(xiàn)脈沖放電,有助于幫助電池提高實(shí)時(shí)的可接受電流值;第三定律,充電接受能力會(huì)受到充電時(shí)刻以前的充放電情況的疊加影響。
假如馬斯理論也適用于鋰離子電池,則反向脈沖充電(下文中具體名稱為Reflex快速充電法)除了可以用去極化的角度解釋其對(duì)溫升抑制有幫助以外,馬斯理論也作為對(duì)脈沖方法的支撐。而更進(jìn)一步的,真正將馬斯理論全盤運(yùn)用的,是智能充電方法,即跟蹤電池參數(shù),使得充電電流值始終因循鋰離子電池的馬斯曲線變化,使得在安全邊界以內(nèi),充電效率達(dá)到最大化。
常見快速充電方法
鋰離子電池的充電方法有很多種,針對(duì)快速充電的要求,其重要方法包括脈沖充電、Reflex充電,和智能充電。不同的電池類型,其適用的充電方式也不完全相同,在方法這節(jié)不做具體區(qū)分。
脈沖充電
這是來(lái)自文獻(xiàn)中的一個(gè)脈沖充電方式,其脈沖階段設(shè)置在充電觸及上限電壓4.2V以后,并在4.2V以上持續(xù)進(jìn)行。暫且不提其具體參數(shù)設(shè)置的合理性,不同類型電芯存在差異。我們關(guān)注一下脈沖執(zhí)行過(guò)程。
下面是脈沖充電曲線,重要包括三個(gè)階段:預(yù)充、恒流充電和脈沖充電。在恒流充電過(guò)程中以恒定電流對(duì)電池進(jìn)行充電,部分能量被轉(zhuǎn)移到電池內(nèi)部。當(dāng)電池電壓上升到上限電壓(4.2V)時(shí),進(jìn)入脈沖充電模式:用1C的脈沖電流間歇地對(duì)電池充電。在恒定的充電時(shí)間Tc內(nèi)電池電壓會(huì)不斷升高,充電停止時(shí)電壓會(huì)慢慢下降。當(dāng)電池電壓下降到上限電壓(4.2V)后,以同樣的電流值對(duì)電池充電,開始下一個(gè)充電周期,如此循環(huán)充電直到電池充滿。
在脈沖充電過(guò)程中,電池電壓下降速度會(huì)漸漸減慢,停充時(shí)間T0會(huì)變長(zhǎng),當(dāng)恒流充電占空比低至5%~10%時(shí),認(rèn)為電池已經(jīng)充滿,終止充電。與常規(guī)充電方法相比,脈沖充電能以較大的電流充電,在停充期電池的濃差極化和歐姆極化會(huì)被消除,使下一輪的充電更加順利地進(jìn)行,充電速度快、溫度的變化小、對(duì)電池壽命影響小,因而目前被廣泛使用。但其缺點(diǎn)很明顯:要一個(gè)有限流功能的電源,這新增了脈沖充電方式的成本。
間歇充電法
鋰離子電池間歇充電法包括變電流間歇充電法和變電壓間歇充電法。
1)變電流間歇充電法
變電流間歇充電法是由廈門大學(xué)陳體銜教授提出來(lái)的,它的特點(diǎn)是將恒流充電改為限壓變電流間歇充電。如下圖所示,變電流間歇充電法的第一階段,先采用較大電流值對(duì)電池充電,在電池電壓達(dá)到截止電壓V0時(shí)停止充電,此時(shí)電池電壓急劇下降。保持一段停充時(shí)間后,采用減小的充電電流繼續(xù)充電。當(dāng)電池電壓再次上升到截止電壓V0時(shí)停止充電,如此往復(fù)數(shù)次(一般約為3~4次)充電電流將減小設(shè)定的截止電流值。然后進(jìn)入恒電壓充電階段,以恒定電壓對(duì)電池充電直到充電電流減小到下限值,充電結(jié)束。
變電流間歇充電法的主充階段在限定充電電壓條件下,采用了電流逐漸減小的間歇方式加大了充電電流,即加快了充電過(guò)程,縮短了充電時(shí)間。但是這種充電模式電路比較復(fù)雜、造價(jià)高,一般只有在大功率快充時(shí)才考慮采用。
2)變電壓間歇充電
在變電流間歇充電法的基礎(chǔ)上,有人又研究了變電壓間歇充電法。兩者的差異就在于第一階段的充電過(guò)程,將間歇恒流換成間歇恒壓。比較上面圖(a)和圖(b),可見恒壓間歇充電更符合最佳充電的充電曲線。在每個(gè)恒壓充電階段,由于電壓恒定,充電電
流自然按照指數(shù)規(guī)律下降,符合電池電流可接受率隨著充電的進(jìn)行逐漸下降的特點(diǎn)。
Reflex快速充電法
Reflex快速充電方法,又被稱為反射充電方法或打嗝充電方法。該方法的每個(gè)工作周期包括正向充電、反向瞬間放電和停充3個(gè)階段。它在很大的程度上解決了電池極化現(xiàn)象,加快了充電速度。但是反向放電會(huì)縮短鋰離子電池壽命。
如上圖所示,在每個(gè)充電周期中,先采用2C的電流充電時(shí)間為10s的Tc,然后停充時(shí)間為0.5s的Tr1,反向放電時(shí)間為1s的Td,停充時(shí)間為0.5s的Tr2,每個(gè)充電循環(huán)時(shí)間為12s。隨著充電的進(jìn)行,充電電流會(huì)逐漸變小。
智能充電法
智能充電是目前較先進(jìn)的充電方法,如下圖所示,其重要原理是應(yīng)用du/dt和di/dt控制技術(shù),通過(guò)檢查電池電壓和電流的增量來(lái)判斷電池充電狀態(tài),動(dòng)態(tài)跟蹤電池可接受的充電電流,使充電電流自始自終在電池可接受的最大充電曲線附近。這類智能方法,一般結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制等先進(jìn)算法技術(shù),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)優(yōu)化。
充電方式對(duì)充電速率影響的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
文獻(xiàn)比較了恒流充電方法和一種反向脈沖充電。恒流充電就是整個(gè)充電過(guò)程中以恒定不變的電流對(duì)電池進(jìn)行充電充。恒流充電初期,可以有大電流充電,但隨著時(shí)間的推移,極化電阻逐漸顯現(xiàn)并新增,造成更多的能量轉(zhuǎn)化成熱量,消耗掉并使得電池溫度逐漸上升。
恒流充電與脈沖充電的比較
脈沖充電方法,是以一段時(shí)間的充電之后,出現(xiàn)短暫的反向充電電流。其基本形式如下圖所示。充電過(guò)程中夾雜短暫的放電脈沖,起到去極化的用途,降低極化電阻在充電過(guò)程中造成的影響。
有研究專門比較了脈沖充電與恒流充電的效果差異性。取平均電流為1C,2C,3C和4C(C為電池額定容量數(shù)值),分別做了4組比較實(shí)驗(yàn),通過(guò)電池充完后放出的電量來(lái)衡量實(shí)際充入的電量下。圖為充電電流為2C時(shí)脈沖充電的電流及電池端電壓波形。表1為恒流脈沖充電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。脈沖周期為1s,正脈沖時(shí)間為0.9s,負(fù)脈沖時(shí)間為0.1s。
Ichav為充電平均電流,Qin為充入電量;Qo為放出電量,η為效率。
從上表中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到,恒流充電與脈沖充電效率近似,脈沖略低于恒流,但充入電池的總電量,脈沖方式明顯多于恒流方式。
不同脈沖占空比對(duì)脈沖充電的影響
脈沖充電中的負(fù)電流放電時(shí)間對(duì)充電快慢有,一定影響,放電時(shí)間越長(zhǎng),充電越慢;保持相同平均電流充電時(shí),放電時(shí)間越長(zhǎng)。從下表可以看出,不同占空比對(duì)效率和充入電量有明確的影響趨勢(shì),但數(shù)值差異不是很大。與此相關(guān)的,還有兩個(gè)重要參數(shù),充電時(shí)間和溫度沒(méi)有顯示。
因此,選擇脈沖充電優(yōu)于持續(xù)恒流充電,具體選擇占空比,則要重點(diǎn)考慮電池溫升和充電時(shí)間訴求。
每一種鋰離子電池在不同狀態(tài)參數(shù)和環(huán)境參數(shù)下都存在一個(gè)最優(yōu)充電電流值,那么,從電池結(jié)構(gòu)上看,影響這個(gè)最優(yōu)充電值的因素都有什么。
充電的微觀過(guò)程
鋰離子電池被稱為搖椅型電池,帶電離子在正負(fù)極之間運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移,給外部電路供電或者從外部電源充電。具體的充電過(guò)程中,外電壓加載在電池的兩極,鋰離子從正極材料中脫嵌,進(jìn)入電解液中,同時(shí)出現(xiàn)多余電子通過(guò)正極集流體,經(jīng)外部電路向負(fù)極運(yùn)動(dòng);鋰離子在電解液中從正極向負(fù)極運(yùn)動(dòng),穿過(guò)隔膜到達(dá)負(fù)極;經(jīng)過(guò)負(fù)極表面的SEI膜嵌入到負(fù)極石墨層狀結(jié)構(gòu)中,并與電子結(jié)合。
在整個(gè)離子和電子的運(yùn)行過(guò)程中,對(duì)電荷轉(zhuǎn)移出現(xiàn)影響的電池結(jié)構(gòu),無(wú)論電化學(xué)的還是物理的,都將對(duì)快速充電性能出現(xiàn)影響。
快充,對(duì)電池各部分的要求
關(guān)于電池來(lái)說(shuō),假如要提升功率性能,要在電池整體的各個(gè)環(huán)節(jié)中都下功夫,重要包括正極、負(fù)極、電解液、隔膜和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。
正極
實(shí)際上,各種正極材料幾乎都可以用來(lái)制造快充型電池,重要要保證的性能包括電導(dǎo)(減少內(nèi)阻)、擴(kuò)散(保證反應(yīng)動(dòng)力學(xué))、壽命(不要解釋)、安全(不要解釋)、適當(dāng)?shù)募庸ば阅?比表面積不可太大,減少副反應(yīng),為安全服務(wù))。當(dāng)然,關(guān)于每種具體材料要解決的問(wèn)題可能有所差異,但是我們一般常見的正極材料都可以通過(guò)一系列的優(yōu)化來(lái)滿足這些要求,但是不同材料也有所差別:
A、磷酸鐵鋰可能更側(cè)重于解決電導(dǎo)、低溫方面的問(wèn)題。進(jìn)行碳包覆,適度納米化(注意,是適度,絕對(duì)不是越細(xì)越好的簡(jiǎn)單邏輯),在顆粒表面處理形成離子導(dǎo)體都是最為典型的策略。
B、三元材料本身電導(dǎo)已經(jīng)比較好,但是其反應(yīng)活性太高,因此三元材料少有進(jìn)行納米化的工作(納米化可不是什么萬(wàn)金油式的材料性能提升的解藥,尤其是在電池領(lǐng)域中有時(shí)還有好多反用途),更多在重視安全性和抑制(與電解液的)副反應(yīng),畢竟目前三元材料的一大命門就在于安全,近來(lái)的電池安全事故頻發(fā)也對(duì)此方面提出了更高的要求。
C、錳酸鋰是則關(guān)于壽命更為看重,目前市面上也有不少錳酸鋰系的快充電池。
負(fù)極
鋰離子電池充電的時(shí)候,鋰向負(fù)極遷移。而快充大電流帶來(lái)的過(guò)高電位會(huì)導(dǎo)致負(fù)極電位更負(fù),此時(shí)負(fù)極迅速接納鋰的壓力會(huì)變大,生成鋰枝晶的傾向會(huì)變大,因此快充時(shí)負(fù)極不僅要滿足鋰擴(kuò)散的動(dòng)力學(xué)要求,更要解決鋰枝晶生成傾向加劇帶來(lái)的安全性問(wèn)題,所以快充電芯實(shí)際上重要的技術(shù)難點(diǎn)為鋰離子在負(fù)極的嵌入。
A、目前市場(chǎng)上占有統(tǒng)治地位的負(fù)極材料仍然是石墨(占市場(chǎng)份額的90%左右),根本原因無(wú)他便宜(你們天天嫌電池貴,嘆號(hào)!),以及石墨綜合的加工性能、能量密度方面都比較優(yōu)秀,缺點(diǎn)相對(duì)較少。石墨負(fù)極當(dāng)然也有問(wèn)題,其表面關(guān)于電解液較為敏感,鋰的嵌入反應(yīng)帶有強(qiáng)的方向性,因此進(jìn)行石墨表面處理,提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,促進(jìn)鋰離子在基上的擴(kuò)散是重要要努力的方向。
B、硬碳和軟碳類材料近年來(lái)也有不少的發(fā)展:硬碳材料嵌鋰電位高,材料中有微孔因此反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性能良好;而軟碳材料與電解液相容性好,MCMB材料也很有代表性,只是硬軟碳材料普遍效率偏低,成本較高(而且想像石墨相同便宜恐怕從工業(yè)角度上看希望不大),因此目前用量遠(yuǎn)不及石墨,更多用在一些特種電池上。
C、有人會(huì)問(wèn)筆者鈦酸鋰如何。簡(jiǎn)單說(shuō)一下:鈦酸鋰的優(yōu)點(diǎn)是功率密度高,較安全,缺點(diǎn)也明顯,能量密度很低,按Wh計(jì)算成本很高。因此作者關(guān)于鈦酸鋰離子電池的觀點(diǎn)一直是:是一種有用的在特定場(chǎng)合下有優(yōu)勢(shì)的技術(shù),但是關(guān)于很多對(duì)成本、續(xù)航里程要求較高的場(chǎng)合并不太適用。
D、硅負(fù)極材料是重要的發(fā)展方向,松下的新型18650電池已經(jīng)開始了對(duì)此類材料的商用進(jìn)程。但是如何在納米化追求性能與電池工業(yè)關(guān)于材料的一般微米級(jí)的要求方面達(dá)到一個(gè)平衡,仍是比較有挑戰(zhàn)性的工作。
隔膜
關(guān)于功率型電池,大電流工作對(duì)其安全、壽命上供應(yīng)了更高的要求。隔膜涂層技術(shù)是繞不開的,陶瓷涂層隔膜因?yàn)槠涓甙踩?、可以消耗電解液中雜質(zhì)等特性正在迅速推開,尤其關(guān)于三元電池安全性的提升效果格外顯著。陶瓷隔膜目前重要使用的體系是把氧化鋁顆粒涂布在傳統(tǒng)隔膜表面,比較新穎的做法是將固態(tài)電解質(zhì)纖維涂在隔膜上,這樣的隔膜的內(nèi)阻更低,纖維關(guān)于隔膜的力學(xué)支撐效果更優(yōu),而且在服役過(guò)程中其堵塞隔膜孔的傾向更低。涂層以后的隔膜,穩(wěn)定性好,即使溫度比較高,也不容易收縮變形導(dǎo)致短路,清華大學(xué)材料學(xué)院南策文院士課題組技術(shù)支持的江蘇清陶能源公司在此方面就有一些代表性的工作,隔膜如下圖所示。
電解液
電解液關(guān)于快充鋰離子電池的性能影響很大。要保證電池在快充大電流下的穩(wěn)定和安全性,此時(shí)電解液要滿足以下幾個(gè)特性:A)不能分解,B)導(dǎo)電率要高,C)對(duì)正負(fù)極材料是惰性的,不能反應(yīng)或溶解。假如要達(dá)到這幾個(gè)要求,關(guān)鍵要用到添加劑和功能電解質(zhì)。比如三元快充電池的安全受其影響很大,必須向其中加入各種抗高溫類、阻燃類、防過(guò)充電類的添加劑保護(hù),才能一定程度上提高其安全性。而鈦酸鋰離子電池的老大難問(wèn)題,高溫脹氣,也得靠高溫功能型電解液改善。
電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
典型的一個(gè)優(yōu)化策略就是疊層式VS卷繞式,疊層式電池的電極之間相當(dāng)于是并聯(lián)關(guān)系,卷繞式則相當(dāng)于是串聯(lián),因此前者內(nèi)阻要小的多,更適合用于功率型場(chǎng)合。另外也可以在極耳數(shù)目上下功夫,解決內(nèi)阻和散熱問(wèn)題。此外使用高電導(dǎo)的電極材料、使用更多的導(dǎo)電劑、涂布更薄的電極也都是可以考慮的策略。
總之,影響電池內(nèi)部電荷移動(dòng)和嵌入電極孔穴速率的因素,都會(huì)影響鋰離子電池快速充電能力。
CATL
關(guān)于正極,寧德時(shí)代開發(fā)了超電子網(wǎng)技術(shù),使得磷酸鐵鋰具有優(yōu)異的電子導(dǎo)電性能;在負(fù)極石墨表面,采用了快離子環(huán)技術(shù)修飾,修飾后的石墨兼顧超級(jí)快充和高能量密度的特性,快充時(shí)負(fù)極不再出現(xiàn)過(guò)量副產(chǎn)物,使其具備4-5C快充能力,實(shí)現(xiàn)10-15分鐘快充充電,并能保證系統(tǒng)級(jí)別70wh/kg以上的能量密度,實(shí)現(xiàn)10000次的循環(huán)壽命(話說(shuō)這個(gè)壽命蠻高的)。熱管理方面,其熱管理系統(tǒng),充分識(shí)別固定化學(xué)體系在不同溫度和SOC下的健康充電區(qū)間,極大拓寬鋰離子電池的運(yùn)營(yíng)溫度。
沃特瑪
沃特瑪最近不太好,咱們只論技術(shù)。沃特瑪使用的粒徑更小的磷酸鐵鋰,目前市場(chǎng)上普遍的磷酸鐵鋰粒徑在300~600nm之間,而沃特瑪只用100~300nm的磷酸鐵鋰,這樣鋰離子將擁有更快的遷移速度,能夠更大倍率的電流進(jìn)行充放電。在電池以外的系統(tǒng)上,加強(qiáng)以熱管理系統(tǒng)和系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)。
微宏動(dòng)力
早期,微宏動(dòng)力選擇了能承受快充大電流、具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰+多孔復(fù)合碳做負(fù)極材料;為了防止快充時(shí)高功率電流對(duì)電池安全性造成的威脅,微宏動(dòng)力結(jié)合不燃燒電解液、高孔隙率高透氣性隔膜技術(shù)以及STL智能熱控流體技術(shù),在實(shí)現(xiàn)電池快充時(shí)保障電池的安全性。
2017年,其公布了新一代高能量密度電池,采用高容量高功率錳酸鋰正極材料,單體能量密度達(dá)到170wh/kg,實(shí)現(xiàn)15分鐘快充,目標(biāo)定位于兼顧壽命和安全問(wèn)題。
珠海銀隆
鈦酸鋰負(fù)極,寬工作溫度范圍和大充放電倍率著稱,具體技術(shù)方法,沒(méi)有明確資料顯示。展會(huì)上與工作人員交談,據(jù)稱其快充已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)10C,壽命20000次。
快充技術(shù)的未來(lái)
電動(dòng)汽車快充技術(shù),是歷史的方向還是曇花一現(xiàn)過(guò)眼云煙,其實(shí)現(xiàn)在眾說(shuō)紛紜,并沒(méi)有定論。作為解決里程焦慮的一個(gè)備選方法,它與電池能量密度和整體用車成本放在一個(gè)平臺(tái)去考量。
能量密度與快充性能,在同一只電池中,可以說(shuō)是不相容的兩個(gè)方向,不可兼得。電池能量密度的追求,目前看是主流。當(dāng)能量密度足夠高,一臺(tái)車裝載電量足夠大,足以防止所謂里程焦慮,電池倍率充電性能的需求就會(huì)降低;同時(shí),電量大了,假如電池度電成本不夠低,那么是否要可丁可卯的購(gòu)買足以不焦慮的電量,就要消費(fèi)者做出選擇,這么一想,快充就有存在的價(jià)值。另外一個(gè)角度,就是昨天提到的快充配套設(shè)施成本,這當(dāng)然是整個(gè)社會(huì)推電動(dòng)化的成本的一部分。