黃學(xué)杰表示做快速充電要考慮安全性和電池壽命

　　9月27日，第一電動(dòng)網(wǎng)舉辦了第八期公開(kāi)課，本期公開(kāi)課的主題是“充電五分鐘，行駛兩小時(shí)的時(shí)代即將到來(lái)？”，本期公開(kāi)課邀請(qǐng)了整車(chē)廠、電池企業(yè)、充電運(yùn)營(yíng)商等企業(yè)代表及行業(yè)專(zhuān)家共同探討快速充電發(fā)展的必要性、進(jìn)展程度，以及未來(lái)是否有市場(chǎng)空間等問(wèn)題。來(lái)自中國(guó)科學(xué)院物理研究所的研究員黃學(xué)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(xué)杰演講實(shí)錄內(nèi)容整理。

中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員黃學(xué)杰

　　鋰電池的工作原理，主要靠鋰離子在正負(fù)極之間來(lái)回移動(dòng)，充工作電就是把鋰離子從正極搬到負(fù)極的一個(gè)過(guò)程，鋰離子從材料里面出去是一個(gè)快速的過(guò)程，進(jìn)入材料里面是一個(gè)慢的過(guò)程。對(duì)于石墨材料來(lái)講，鋰離子出來(lái)的時(shí)候比進(jìn)去的時(shí)候差一百倍以上，速度差兩個(gè)數(shù)量級(jí)，放電較容易，充電較難較慢。所以有些企業(yè)稱(chēng)，“把正極進(jìn)行改進(jìn)，就能讓電池5分鐘充進(jìn)去多少多少電”，這完全不可信，因?yàn)槌潆姴皇钦龢O說(shuō)了算，而是負(fù)極說(shuō)了算。

　　今天的電池材料體系，負(fù)極材料有石墨，還有其他碳材料，最近想把硅的氧化物加進(jìn)去，還有快充的碳酸鋰，實(shí)際上都有不同的特點(diǎn)。鋰離子大量充電的時(shí)候，首先通過(guò)電解液，在里面進(jìn)行擴(kuò)散，這使得在低溫的時(shí)候充電就有問(wèn)題了，因?yàn)榈蜏氐臅r(shí)候，電解液的電馬力不夠，離子的擴(kuò)散速度就不夠，在低溫的時(shí)候要想快充，這個(gè)事情會(huì)變得更難。

　　充不進(jìn)去電的時(shí)候存在兩個(gè)問(wèn)題，鋰離子在電解液里運(yùn)不過(guò)來(lái)是一個(gè)問(wèn)題，但是鋰離子從電解液里面運(yùn)過(guò)來(lái)以后，到了電極界面之后，進(jìn)入的門(mén)太小，鋰離子進(jìn)不去，進(jìn)去之后，屋子里面太擠，而都擠在門(mén)口更危險(xiǎn)，在門(mén)口堆積就會(huì)導(dǎo)致短路，越低溫的時(shí)候，這個(gè)問(wèn)題會(huì)越大。

　　消費(fèi)者對(duì)于快速充電都有需求，一輛正常的轎車(chē)，如果把充電功率提高的時(shí)候，時(shí)間會(huì)相應(yīng)縮短。能達(dá)到幾分鐘充滿(mǎn)電也并不是什么了不起的事，但是到了一個(gè)小時(shí)、甚至半個(gè)小時(shí)以?xún)?nèi)的時(shí)候，這種快充是否還有意義還要取決于電池、充電基礎(chǔ)設(shè)施是不是能滿(mǎn)足要求，這涉及到安全問(wèn)題。

　　除了安全問(wèn)題之外，快充、包括充電的模式都會(huì)影響電池的壽命，把電池的電壓上限設(shè)置更高一點(diǎn)，代價(jià)是減少壽命?？斐涞臅r(shí)候，溫度高一些可以達(dá)到效果，但是也是以犧牲電池壽命為代價(jià)的。這在剛開(kāi)始使用車(chē)輛的時(shí)候可能看不出來(lái)，但是越到后面對(duì)電池的影響就會(huì)越明顯。

　　電池壽命還跟充放電的深度有關(guān)系。例如，一塊手機(jī)電池在充到90%的時(shí)候就停止，在大于20%的時(shí)候就開(kāi)始充電，要比別人每一次都充得很滿(mǎn)，每一次用到關(guān)機(jī)的時(shí)候才充電的情況，使用壽命長(zhǎng)很多。所以，對(duì)鋰電池來(lái)講，在中間是比較好的。

　　舉一個(gè)快充的例子，美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室曾用日產(chǎn)Leaf做了不同的充電情況的實(shí)驗(yàn)，也做了不同溫度情況下的實(shí)驗(yàn)，主要實(shí)驗(yàn)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(guò)實(shí)驗(yàn)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(gè)條件，一個(gè)是溫度能夠控制，第二個(gè)是不能升壓，要在電壓區(qū)間里面做。

　　總結(jié)來(lái)講，快速充電除了關(guān)心速度以外，也要關(guān)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(guān)，合理的充電、合理的快充可以做到對(duì)電池沒(méi)有影響，但是高倍率的電池快速充電會(huì)對(duì)電池有影響。