什么是快充技術(shù)？快充技術(shù)的原理是什么？技術(shù)難點(diǎn)在哪里？今天小編非常榮幸邀請(qǐng)到CATL“快充王”王博為大家講解快充技術(shù)。

　　王博，國(guó)內(nèi)研究鋰電池快充技術(shù)第一人，擁有長(zhǎng)達(dá)八年的快充技術(shù)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)你看到“充電5分鐘，通話兩小時(shí)”的時(shí)候，你就想起王博的會(huì)心一笑。

　　要理解快充，一個(gè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)是逃脫不掉的。C!C是什么?C指的是充電倍率，可以簡(jiǎn)單理解為充、放電的速率。鋰離子電池的充放電倍率，決定了我們可以以多快的速度，將一定的能量存儲(chǔ)到電池里面，或者以多快的速度，將電池里面的能量釋放出來(lái)。

　　舉個(gè)例子，1C的電流，從滿電到放電完全是用1/1=1小時(shí);2C=1/2小時(shí)，也就是30分鐘；4C，則耗時(shí)15分鐘。

　　快充和慢充是相對(duì)的概念。業(yè)界普遍認(rèn)為，電動(dòng)汽車快充是指充電電流大于1.6C的充電方式，也就是從0%充電到80%時(shí)間小于30分鐘的技術(shù)。

　　如果我們把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就像優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)健將，在搖椅的兩端來(lái)回奔跑。

　　充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，以供到達(dá)負(fù)極的鋰離子嵌入。嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。

　　快充時(shí)，鋰離子需要加速瞬時(shí)嵌入到負(fù)極。這對(duì)負(fù)極的快速接收鋰離子的能力挑戰(zhàn)很大。普通化學(xué)體系的電池在快充時(shí)負(fù)極會(huì)出現(xiàn)副產(chǎn)物，影響電芯的循環(huán)和穩(wěn)定性。

　　所以，鋰電池快充的技術(shù)的核心就是在不影響電芯壽命和可靠性的前提下，通過(guò)化學(xué)體系和設(shè)計(jì)優(yōu)化，加速鋰離子在正負(fù)極移動(dòng)的速度。

　　鋰離子在正/負(fù)極的擴(kuò)散和移動(dòng)，跟百米賽跑一樣。我們希望跑道要足夠的寬，不要相互擁擠。如何拓寬通道呢？

　　為此，在負(fù)極石墨表面，CATL采用了“快離子環(huán)”技術(shù)，相當(dāng)于在石墨表面打造一圈高速跑道，極大地加快鋰離子在石墨層的嵌入，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)副產(chǎn)物，大大提高鋰離子在石墨層的嵌入速度，使其具備4-5C快充能力，實(shí)現(xiàn)10-15分鐘快速充電。

　　另外，電池內(nèi)部的散熱速率，也是影響倍率性能的一個(gè)重要因素。如果散熱速率慢，大倍率充放電時(shí)所積累的熱量無(wú)法傳遞出去，會(huì)影響鋰離子電池的可靠性和壽命。

　　CATL當(dāng)前開(kāi)發(fā)的快充產(chǎn)品，搭載自主研發(fā)的熱管理系統(tǒng)，能充分識(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”，極大拓寬鋰電池的運(yùn)營(yíng)溫度區(qū)間。

　　遇到南方酷暑的夏天時(shí)，電池系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出降溫需求，啟動(dòng)水冷系統(tǒng)給電芯降溫，真正做到“全氣候”的快充。

　　當(dāng)電池處于北方寒冷的冬天時(shí)，水熱系統(tǒng)在低溫下為電芯加熱，待電芯溫度達(dá)到要求，即開(kāi)啟快充模式。

　　目前，CATL超級(jí)鐵鋰快充產(chǎn)品已經(jīng)批量應(yīng)用在商用車領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)10分鐘內(nèi)充滿85%，循環(huán)壽命高達(dá)10000次以上。已有2600余臺(tái)搭載CATL超級(jí)快充產(chǎn)品的電動(dòng)大巴在市場(chǎng)上運(yùn)行，運(yùn)行狀態(tài)良好，得到了整車企業(yè)和公交用戶的好評(píng)。

　　乘用車的快充技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)350公里續(xù)航、15分鐘內(nèi)完成充電。目前多家乘用車企業(yè)正與CATL開(kāi)展快充產(chǎn)品研發(fā)合作。

　　不過(guò)，對(duì)于大功率快充的普及，眼下還存在著諸多困難還須產(chǎn)業(yè)鏈上下游眾志成城一一攻破。

　　01

　　基礎(chǔ)設(shè)施的影響

　　快充的功率可達(dá)350kW，這對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)瞬時(shí)負(fù)擔(dān)很大，可能會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性，同時(shí)由于基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)及鋪設(shè)的滯后可能對(duì)快充的推廣帶來(lái)一定的影響。

　　標(biāo)準(zhǔn)化及電壓功率等級(jí)

　　02

　　一般來(lái)說(shuō)，快充采用的為直流充電，基本上都是公共設(shè)施，這樣，不同的廠家應(yīng)采用相同的充電協(xié)議及標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能使得公共設(shè)施更好的通用。

　　03

　　電氣系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

　　隨著電池電壓的升高，對(duì)車載的電力電子的功率器件是新的挑戰(zhàn)，技術(shù)的限制，只有部分國(guó)外的廠商能提供相關(guān)的產(chǎn)品，這對(duì)專利及整車的成本上均是挑戰(zhàn)。

　　充電時(shí)的熱管理的挑戰(zhàn)

　　04

　　快速充電的電流大，電池及充電系統(tǒng)的發(fā)熱量大，對(duì)車輛的熱管理系統(tǒng)是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，提高熱管理的效率，探索直接冷卻在車上的使用及非車載冷卻系統(tǒng)等均是可能的挑戰(zhàn)。

　　這些快充小知識(shí)你得收下

　　快充傷電池有沒(méi)有科學(xué)依據(jù)？

　　傷害的后果是什么?

　　每一個(gè)相同設(shè)計(jì)的電池，都存在著“健康充電區(qū)間”，而快充電池的化學(xué)體系是經(jīng)過(guò)特殊優(yōu)化的，其“健康充電區(qū)間”比慢充電池的大，所能承受的充電電流自然比慢充電池要大。

　　因此，如果使用經(jīng)過(guò)體系優(yōu)化的快充電池，其壽命是不會(huì)受到影響的。但是，如果強(qiáng)制將慢充電池當(dāng)作快充電池使用的話，由于充電電流超過(guò)了慢充電池的健康充電區(qū)間，電池會(huì)受到比較大的傷害，壽命就會(huì)大大縮短。

　　CATL經(jīng)過(guò)多年研究發(fā)現(xiàn)，健康充電區(qū)間跟兩個(gè)因素相關(guān)，一個(gè)是溫度，一個(gè)是SOC，（荷電狀態(tài)，電壓的高低）。所以只要識(shí)別每一個(gè)電池的健康充電區(qū)間，在范圍內(nèi)進(jìn)行快充。既可以實(shí)現(xiàn)快速充電，又不會(huì)傷害它。

　　使用快充的頻次

　　這并沒(méi)有嚴(yán)格的限制，取決于用戶應(yīng)用場(chǎng)景。出租車公司購(gòu)買了電動(dòng)汽車，將電動(dòng)汽車作為生產(chǎn)資料，對(duì)充電的速度有嚴(yán)格的需求，所以上不封頂。出租車用戶平均每天充電一到兩次，白天快充，晚上慢充。這樣既可以滿足出租車運(yùn)營(yíng)需求，晚上慢充對(duì)快充循環(huán)也有幫助，同時(shí)還能利用峰谷價(jià)差。

　　私家車主每日的行駛里程在50公里以內(nèi)，一般使用慢充。快充對(duì)私家車主來(lái)說(shuō)，一般是以應(yīng)急充電為主。

　　吃飯要吃八分飽

　　快充充到80%是不是對(duì)電池的傷害小？

　　電池有個(gè)有效容積，一般達(dá)到了95%就達(dá)到了有效容積。如果每次都讓電池充滿，電池會(huì)處于一個(gè)滿負(fù)荷的工作狀態(tài)，長(zhǎng)此以往電池會(huì)很疲憊。對(duì)于快充最后涓流的部分可以不要，因?yàn)槌潆姷阶詈髸r(shí)電流會(huì)很小，由于不是恒壓，此時(shí)的電壓還會(huì)很大，因此最后充電的效率很低，不如每次只讓電池吃到八分飽。這樣反而電池會(huì)處于一個(gè)很健康的狀態(tài)，這和人吃飯是一個(gè)道理。