快充令電池壽命縮短4倍?
北京交通大學(xué)的Yang Gao等人【1】研究就發(fā)現(xiàn),充電速度對(duì)于鋰離子電池的循環(huán)壽命有著顯著的影響。
例如在0.5C倍率(2小時(shí)充滿)充電時(shí),在前150次循環(huán),電池的容量衰降速度為0.02%/次,150-800次循環(huán),衰降速度為0.0156%/次,800次循環(huán)以后的衰降速度為0.0214%/次,但是如果我們將充電速度提高至1.5C倍率(40分鐘充滿)后,則電池的容量衰降會(huì)顯著的加速,達(dá)到0.078%/次,電池的容量衰降速度是0.5C倍率充電的4倍左右。
這也就意味著經(jīng)常使用快充會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電池的壽命嚴(yán)重縮短,可能2到3年就需要對(duì)原本壽命長達(dá)10年的動(dòng)力電池進(jìn)行更換,我們以某品牌的微型電動(dòng)車為例,補(bǔ)貼后整車售價(jià)在5萬元左右,但是更換電池包卻需要近6萬元,因此頻繁使用快充會(huì)大幅增加電動(dòng)汽車的使用成本。
快充導(dǎo)致鋰離子電池壽命衰降加速的原因主要來自負(fù)極,鋰離子電池充電的過程中Li+從正極脫出嵌入到負(fù)極。
Li+在石墨負(fù)極內(nèi)部擴(kuò)散速度較慢,這就相當(dāng)于負(fù)極有一個(gè)門,每分鐘只能過20個(gè)人,但是我們?cè)谑褂每斐涞臅r(shí)候每分鐘會(huì)有100個(gè)人跑到負(fù)極,但是只有20個(gè)人能夠進(jìn)入到負(fù)極內(nèi)部,其他的人就只能堆積的負(fù)極外部,導(dǎo)致負(fù)極表面的Li濃度要明顯高于負(fù)極底部【3】,負(fù)極表面Li濃度過高會(huì)降低負(fù)極表面的電勢(shì),從而加劇SEI膜的生長,導(dǎo)致電池內(nèi)阻的增加。
同時(shí)快充會(huì)在鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)生大量的熱量,常規(guī)的表面散熱技術(shù)會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)生較大的溫度梯度【4】,過高的溫度會(huì)破壞負(fù)極的粘接性能,從而導(dǎo)致負(fù)極活性物質(zhì)的脫落【2】,從而導(dǎo)致電池可逆容量的損失。因此,快充不僅僅會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電池可逆容量的快速衰降,還會(huì)引起電池內(nèi)阻的增加,從而導(dǎo)致動(dòng)力電池的性能劣化,嚴(yán)重影響動(dòng)力電池的使用壽命。
















