【聚焦】動力電池快充技術安全性與電池壽命

　　 9月27日，相關媒體舉辦了一場主題是“充電五分鐘，行駛兩小時的時代即將到來？”的公開課，邀請了整車廠、電池企業(yè)、充電運營商等企業(yè)代表及行業(yè)專家共同探討快速充電發(fā)展的必要性、進展程度，以及未來是否有市場空間等問題。來自中國科學院物理研究所的研究員黃學杰從電池工作原理的角度介紹了快速充電遇到的障礙，以及發(fā)展快速充電需要兼顧的多種因素。下文為根據(jù)黃學杰演講實錄內容整理。

中國科學院物理研究所研究員黃學杰

　　鋰電池的工作原理，主要靠鋰離子在正負極之間來回移動，充工作電就是把鋰離子從正極搬到負極的一個過程，鋰離子從材料里面出去是一個快速的過程，進入材料里面是一個慢的過程。對于石墨材料來講，鋰離子出來的時候比進去的時候差一百倍以上，速度差兩個數(shù)量級，放電較容易，充電較難較慢。所以有些企業(yè)稱，“把正極進行改進，就能讓電池5分鐘充進去多少多少電”，這完全不可信，因為充電不是正極說了算，而是負極說了算。

　　今天的電池材料體系，負極材料有石墨，還有其他碳材料，最近想把硅的氧化物加進去，還有快充的碳酸鋰，實際上都有不同的特點。鋰離子大量充電的時候，首先通過電解液，在里面進行擴散，這使得在低溫的時候充電就有問題了，因為低溫的時候，電解液的電馬力不夠，離子的擴散速度就不夠，在低溫的時候要想快充，這個事情會變得更難。

　　充不進去電的時候存在兩個問題，鋰離子在電解液里運不過來是一個問題，但是鋰離子從電解液里面運過來以后，到了電極界面之后，進入的門太小，鋰離子進不去，進去之后，屋子里面太擠，而都擠在門口更危險，在門口堆積就會導致短路，越低溫的時候，這個問題會越大。

　　消費者對于快速充電都有需求，一輛正常的轎車，如果把充電功率提高的時候，時間會相應縮短。能達到幾分鐘充滿電也并不是什么了不起的事，但是到了一個小時、甚至半個小時以內的時候，這種快充是否還有意義還要取決于電池、充電基礎設施是不是能滿足要求，這涉及到安全問題。

　　除了安全問題之外，快充、包括充電的模式都會影響電池的壽命，把電池的電壓上限設置更高一點，代價是減少壽命。快充的時候，溫度高一些可以達到效果，但是也是以犧牲電池壽命為代價的。這在剛開始使用車輛的時候可能看不出來，但是越到后面對電池的影響就會越明顯。

　　電池壽命還跟充放電的深度有關系。例如，一塊手機電池在充到90%的時候就停止，在大于20%的時候就開始充電，要比別人每一次都充得很滿，每一次用到關機的時候才充電的情況，使用壽命長很多。所以，對鋰電池來講，在中間是比較好的。

　　舉一個快充的例子，美國國家實驗室曾用日產Leaf做了不同的充電情況的實驗，也做了不同溫度情況下的實驗，主要實驗的是快充50千瓦的直流充電，33千瓦的交流充電的區(qū)別。通過實驗發(fā)現(xiàn)如果溫度能夠保持電池的溫度比較好的情況下，電壓能夠控制得比較好，影響不是太大。合理的快充有兩個條件，一個是溫度能夠控制，第二個是不能升壓，要在電壓區(qū)間里面做。

　　總結來講，快速充電除了關心速度以外，也要關心安全和電池壽命，電池壽命跟電池的充放電深度密切相關，合理的充電、合理的快充可以做到對電池沒有影響，但是高倍率的電池快速充電會對電池有影響。