關(guān)于車載動(dòng)力電池詳解
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-07-03 14:56
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談到新能源汽車自然就會(huì)談到動(dòng)力電池，而電池這個(gè)東西對(duì)于我們大多數(shù)人來(lái)說(shuō)又是個(gè)既熟悉又陌生的存在。熟悉的是電池存在于我們身邊方方面面的應(yīng)用之中，陌生的則是它的來(lái)龍去脈、脾氣秉性。
而大規(guī)模應(yīng)用于新能源汽車的三元鋰離子則是一個(gè)不斷更新的電池體系，涉及了物理學(xué)與化學(xué)的諸多研究領(lǐng)域。這就使得人們對(duì)于鋰電池更加缺乏深入理性的了解，而這個(gè)系列文章將試圖將車載動(dòng)力電池的相關(guān)問(wèn)題做一個(gè)淺顯的介紹，希望能對(duì)朋友們有所幫助。
充電速度慢，特別是相對(duì)于燃油車幾分鐘加滿油箱的體驗(yàn)來(lái)說(shuō)落差過(guò)大，是當(dāng)前新能源車的一個(gè)重要痛點(diǎn)。而針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，很多宣傳中都將快充作為了車輛的一個(gè)重要指標(biāo)?？斐浯_實(shí)能提升電動(dòng)車的使用便利性，但我們也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到快充同樣也帶來(lái)了一系列的問(wèn)題。
快充倍率
首先，我們的先明確一下到底啥叫快充。行業(yè)里對(duì)于快充的定義并不是看具體的充電功率，而是依據(jù)一個(gè)叫充電倍率的指標(biāo)，單位是C。
充電倍率通俗的說(shuō)就是一塊電池要用一小時(shí)的幾倍時(shí)間充滿。1小時(shí)充滿是1C、2小時(shí)充滿是0.5C而半小時(shí)充滿就是2C。按照早前的國(guó)際推薦標(biāo)準(zhǔn)，超過(guò)0.1C的倍率就可稱之快充了。
而在當(dāng)前的電動(dòng)汽車中，國(guó)家層面在商用車標(biāo)準(zhǔn)是3C，而乘用車則差不多在1.6C才能稱之為快充。但目前乘用車的快充倍率在1C-1.2C左右。
所以，一輛帶電量60kWh、充電功率60kW的車和一輛帶電量40kWh、充電功率50kW的車相比，真的是50kW充電功率的車的快充能力更強(qiáng)。
先說(shuō)鋰電池，這是一種比較新興的二次電池（也就是俗稱的充電電池，是多次循環(huán)使用的；相對(duì)應(yīng)一次性的干電池則是一次電池），由于其相對(duì)適用于大倍率充放電的特性而廣泛應(yīng)用于當(dāng)前的新能源汽車領(lǐng)域。
而我們所需要的快充能力則就是建立在鋰電池的理化結(jié)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上的，是有其內(nèi)在科學(xué)規(guī)律的，不可能憑空而來(lái)的“放衛(wèi)星”。
鋰電池快充需要在在電池整體的各個(gè)環(huán)節(jié)中都下功夫，主要包括正極、負(fù)極、電解液、隔膜和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。其中正極材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面目前是瓶頸最小的部分，而負(fù)極、隔膜、電解液這三者都在快充與安全、壽命等方面存在著嚴(yán)重的矛盾。
負(fù)極方面，而快充大電流帶來(lái)負(fù)極迅速接納鋰的壓力變大，進(jìn)而生成鋰枝晶的傾向變大。因此快充時(shí)負(fù)極不僅要滿足鋰擴(kuò)散的動(dòng)力學(xué)要求，更要解決鋰枝晶生成傾向加劇帶來(lái)的安全性問(wèn)題，所以快充電芯實(shí)際上主要的技術(shù)難點(diǎn)鋰離子在負(fù)極的嵌入。受限于成本目前仍以石墨為主。雖然石墨綜合的加工性能、能量密度方面都比較優(yōu)秀，但其表面對(duì)于電解液較為敏感的缺點(diǎn)也對(duì)快充時(shí)、特別是枝晶生長(zhǎng)造成隔膜破裂后的的電池安全造成了不利影響。
電解質(zhì)對(duì)于快充鋰離子電池的性能影響很大。要保證電池在快充大電流下的穩(wěn)定和安全性，電解液要做到不能分解、導(dǎo)電率要高、對(duì)正負(fù)極材料是惰性的，不能反應(yīng)或溶解。如果要達(dá)到這幾個(gè)要求，關(guān)鍵要用到添加劑和功能電解質(zhì)。具體到三元鋰電池則必須向其中加入各種抗高溫類、阻燃類、防過(guò)充電類的添加劑保護(hù)，才能一定程度上提高其安全性。
隔膜則是隔離正負(fù)極、避免內(nèi)部短路的關(guān)鍵，而快充則對(duì)隔膜的安全性與壽命造型了相當(dāng)?shù)膲毫?。特別是近年來(lái)國(guó)內(nèi)有些企業(yè)因過(guò)度追求單體能量密度而大幅度的降低隔膜厚度，使得隔膜對(duì)于枝晶穿刺等的應(yīng)對(duì)能力出現(xiàn)了一定隱患。
