鉅大LARGE | 點擊量：5106次 | 2018年04月16日
CATL的快充，鋰電池快充技術大揭秘
什么是快充技術？快充技術的原理是什么？技術難點在哪里？今天小編非常榮幸邀請到CATL“快充王”王博為大家講解快充技術。
王博，國內研究鋰電池快充技術第一人，擁有長達八年的快充技術研發經驗。當你看到“充電5分鐘，通話兩小時”的時候，你就想起王博的會心一笑。
要理解快充，一個專業術語是逃脫不掉的。C!C是什么?C指的是充電倍率，可以簡單理解為充、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。
舉個例子，1C的電流，從滿電到放電完全是用1/1=1小時;2C=1/2小時，也就是30分鐘；4C，則耗時15分鐘。
快充和慢充是相對的概念。業界普遍認為，電動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%時間小于30分鐘的技術。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
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，而鋰離子就像優秀的運動健將，在搖椅的兩端來回奔跑。
充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經過電解液運動到負極。作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，以供到達負極的鋰離子嵌入。嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。
快充時，鋰離子需要加速瞬時嵌入到負極。這對負極的快速接收鋰離子的能力挑戰很大。普通化學體系的電池在快充時負極會出現副產物，影響電芯的循環和穩定性。
所以，鋰電池快充的技術的核心就是在不影響電芯壽命和可靠性的前提下，通過化學體系和設計優化，加速鋰離子在正負極移動的速度。
鋰離子在正/負極的擴散和移動，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，在負極石墨表面，CATL采用了“快離子環”技術，相當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快充和高能量密度的特性。
快充時負極不再出現副產物，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，實現10-15分鐘快速充電。
另外，電池內部的散熱速率，也是影響倍率性能的一個重要因素。如果散熱速率慢，大倍率充放電時所積累的熱量無法傳遞出去，會影響鋰離子電池的可靠性和壽命。
CATL當前開發的快充產品，搭載自主研發的熱管理系統，能充分識別固定化學體系在不同溫度和SOC下的“健康充電區間”，極大拓寬鋰電池的運營溫度區間。
遇到南方酷暑的夏天時，電池系統自動發出降溫需求，啟動水冷系統給電芯降溫，真正做到“全氣候”的快充。
當電池處于北方寒冷的冬天時，水熱系統在低溫下為電芯加熱，待電芯溫度達到要求，即開啟快充模式。
目前，CATL超級鐵鋰快充產品已經批量應用在商用車領域，可實現10分鐘內充滿85%，循環壽命高達10000次以上。已有2600余臺搭載CATL超級快充產品的電動大巴在市場上運行，運行狀態良好，得到了整車企業和公交用戶的好評。
乘用車的快充技術也能實現350公里續航、15分鐘內完成充電。目前多家乘用車企業正與CATL開展快充產品研發合作。
不過，對于大功率快充的普及，眼下還存在著諸多困難還須產業鏈上下游眾志成城一一攻破。
01
基礎設施的影響
快充的功率可達350kW，這對現有電網瞬時負擔很大，可能會影響電網的穩定性，同時由于基礎設施的設計及鋪設的滯后可能對快充的推廣帶來一定的影響。
標準化及電壓功率等級
02
一般來說，快充采用的為直流充電，基本上都是公共設施，這樣，不同的廠家應采用相同的充電協議及標準，這樣才能使得公共設施更好的通用。
03
電氣系統的挑戰
隨著電池電壓的升高，對車載的電力電子的功率器件是新的挑戰，技術的限制，只有部分國外的廠商能提供相關的產品，這對專利及整車的成本上均是挑戰。
充電時的熱管理的挑戰
04
快速充電的電流大，電池及充電系統的發熱量大，對車輛的熱管理系統是一個很大的挑戰，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等均是可能的挑戰。
這些快充小知識你得收下
快充傷電池有沒有科學依據？
傷害的后果是什么?
每一個相同設計的電池，都存在著“健康充電區間”，而快充電池的化學體系是經過特殊優化的，其“健康充電區間”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，如果使用經過體系優化的快充電池，其壽命是不會受到影響的。但是，如果強制將慢充電池當作快充電池使用的話，由于充電電流超過了慢充電池的健康充電區間，電池會受到比較大的傷害，壽命就會大大縮短。
CATL經過多年研究發現，健康充電區間跟兩個因素相關，一個是溫度，一個是SOC，（荷電狀態，電壓的高低）。所以只要識別每一個電池的健康充電區間，在范圍內進行快充。既可以實現快速充電，又不會傷害它。
使用快充的頻次
這并沒有嚴格的限制，取決于用戶應用場景。出租車公司購買了電動汽車，將電動汽車作為生產資料，對充電的速度有嚴格的需求，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營需求，晚上慢充對快充循環也有幫助，同時還能利用峰谷價差。
私家車主每日的行駛里程在50公里以內，一般使用慢充?？斐鋵λ郊臆囍鱽碚f，一般是以應急充電為主。
吃飯要吃八分飽
快充充到80%是不是對電池的傷害??？
電池有個有效容積，一般達到了95%就達到了有效容積。如果每次都讓電池充滿，電池會處于一個滿負荷的工作狀態，長此以往電池會很疲憊。對于快充最后涓流的部分可以不要，因為充電到最后時電流會很小，由于不是恒壓，此時的電壓還會很大，因此最后充電的效率很低，不如每次只讓電池吃到八分飽。這樣反而電池會處于一個很健康的狀態，這和人吃飯是一個道理。
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