鋰離子電池充電就像倒啤酒，速度快，裝滿啤酒的速度也快，可是泡沫許多。倒的慢，速度慢，可是啤酒多，很實(shí)在?？斐湓诠?jié)約了充電時(shí)刻的同時(shí)，也會(huì)對電池自身有較大的破壞。因?yàn)殡姵刂写嬖跇O化現(xiàn)象，其能夠接受的最大充電電流會(huì)跟著充放電循環(huán)的新增而減小，當(dāng)持續(xù)充電且充電電流較大時(shí)，電極處的離子濃度升高，極化加重，電池端電壓無法與充入的電量/能量直接線性份額地對應(yīng)起來。同時(shí)大電流充電，內(nèi)阻的增大會(huì)導(dǎo)致焦耳發(fā)熱效應(yīng)加重(Q=I2Rt)，帶來副反應(yīng)，如電解液的反應(yīng)分解、產(chǎn)氣等一系列問題，風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)驟然新增，對電池安全性出現(xiàn)影響，非功率型電池的壽數(shù)必然會(huì)大幅縮短。

01

正極資料

鋰離子電池快充的進(jìn)程，便是正極資料中Li+快速搬遷嵌入負(fù)極的進(jìn)程。正極資料的粒徑能影響電池電化學(xué)進(jìn)程中的呼應(yīng)時(shí)刻、離子的擴(kuò)散途徑等，據(jù)研究跟著資料的晶粒尺度削減，鋰離子的擴(kuò)散系數(shù)增大?？墒牵Y料顆粒尺度減小，在生產(chǎn)中制漿就會(huì)呈現(xiàn)嚴(yán)重的顆粒聚會(huì)、構(gòu)成渙散不均勻，同時(shí)納米顆粒會(huì)下降極片的壓實(shí)密度，并在充放電進(jìn)程中與電解液觸摸面積增多副反應(yīng)，影響電池的功能。

比較靠譜的辦法是對正極資料進(jìn)行包覆改性，例如LFP自身導(dǎo)電性就不太好，對其進(jìn)行外表包覆碳資料或其它資料后能夠進(jìn)步其導(dǎo)電性，有利于進(jìn)步電池的快速充電功能。

02

負(fù)極資料

鋰離子電池快充即意味著鋰離子快速脫出并游向負(fù)極，這時(shí)候就需求負(fù)極資料具有快速的嵌鋰才能。用于鋰離子電池快充的負(fù)極資料包含碳資料、鈦酸鋰及其它的一些新型資料。

有關(guān)碳資料來講，因?yàn)榍朵囯娢缓弯嚪殖龅碾娢徊畈欢?，常?guī)充電的情況下一般是鋰離子優(yōu)先嵌入石墨，可是在快充或低溫條件下，鋰離子或許會(huì)在外表分出構(gòu)成枝晶鋰。枝晶鋰刺破SEI，會(huì)構(gòu)成Li+二次損耗，下降電池容量。當(dāng)鋰金屬達(dá)到必定量后就會(huì)從負(fù)極向隔膜生長，構(gòu)成電池短路的風(fēng)險(xiǎn)。

有關(guān)LTO來講，其自身歸于零應(yīng)變性的含氧負(fù)極資料，在電池工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)SEI，其與鋰離子的結(jié)合才能更強(qiáng)，能夠滿意快充快放的要求。同時(shí)也正是因?yàn)闊o法構(gòu)成SEI，負(fù)極資料會(huì)與電解液直觸摸摸，促進(jìn)了副反應(yīng)的發(fā)生，LTO電池產(chǎn)氣的問題遲遲無法處理，只能通過外表改性的方式得以緩解。

03

電極液

前面也說到，快充進(jìn)程中因?yàn)殇囯x子搬遷速度和電子傳輸速率不一致，電池會(huì)存在較大的極化。那么為了盡量削減電池極化引起的負(fù)面反應(yīng)，需求從下面三點(diǎn)將是電解液的研制方向：1、高解離度電解質(zhì)鹽；2、溶劑復(fù)合-粘度更低；3、界面操控-膜阻抗更低。

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生產(chǎn)工藝與快充的聯(lián)系

之前分別從正負(fù)極資料、電極液等三個(gè)要害資料分析了快充對其的要求和影響，下面來講影響比較大的工藝規(guī)劃。電池制造工藝參數(shù)直接影響電池活化前后鋰離子在電池各部分中的搬遷阻力，因而電池制備工藝參數(shù)有關(guān)鋰離子電池功能的發(fā)揮具有重要的影響。

（1）漿料

有關(guān)漿料的性質(zhì)，一方面是要堅(jiān)持導(dǎo)電劑的均勻渙散。因?yàn)閷?dǎo)電劑在活性物質(zhì)顆粒之間散布均勻，在活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與集流體之間可構(gòu)成較均勻的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，具有收集微電流的用途，下降觸摸電阻，能夠進(jìn)步電子的移動(dòng)速率。另一方面是防止導(dǎo)電劑的過渙散。在充放電進(jìn)程中，正負(fù)極資料晶體結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，或許構(gòu)成導(dǎo)電劑的剝離掉落，使電池內(nèi)阻升高，影響功能。

（2）極片面密度

理論上來講，倍率型電池與高容量電池不可兼得。正負(fù)極極片面密度較低時(shí)，能夠增大鋰離子的擴(kuò)散速度，下降離子和電子搬遷阻力。面密度越低，極片越薄，在充放電中鋰離子不斷的嵌入與脫出對極片結(jié)構(gòu)構(gòu)成的改變也越小。可是面密度過低的話，就會(huì)下降電池能量密度，成本升高，所以需求對面密度綜合考慮。下圖是個(gè)鈷酸鋰離子電池6C充電1C放電的例子，能夠看看：

（3）極片涂布一致性

之前有朋友問到，極片面密度不一致對電池會(huì)有影響嗎？這兒趁便說一下，有關(guān)快充功能來講，重要是負(fù)極極片的一致性。假如負(fù)極面密度不一致，通過輥壓之后，活物質(zhì)的內(nèi)部孔隙率就會(huì)存在較大差異?？紫堵实牟町悤?huì)引起內(nèi)部電流散布的差異，在電池化成階段影響SEI的構(gòu)成及功能，終究影響電池快充功能。

（4）極片壓實(shí)密度

極片為何要壓實(shí)？一是進(jìn)步電池比能量，二是進(jìn)步電池功能。電極資料不同，最佳壓實(shí)密度也不同。進(jìn)步壓實(shí)密度，電極極片的孔隙率越小，顆粒之間銜接的越緊密，相同的面密度下極片的厚度越小，因而可減小鋰離子的搬遷途徑。當(dāng)壓實(shí)密度過大時(shí)，電解液滋潤用途不好，或許會(huì)破壞資料結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電劑散布，后期會(huì)呈現(xiàn)卷繞問題。同樣是鈷酸鋰離子電池6C充電1C放電，壓實(shí)密度對放電比容量的影響如下圖：

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化成老化及其它

對碳負(fù)極電池來講，化成-老化是鋰離子電池的要害工藝，此進(jìn)程會(huì)影響SEI的質(zhì)量。SEI厚度不均勻或結(jié)構(gòu)不安穩(wěn)，會(huì)影響電池快充才能和循環(huán)壽數(shù)。

除了以上幾個(gè)重要因素外，電芯制造、充放電準(zhǔn)則都會(huì)對鋰離子電池功能有較大影響。跟著使用時(shí)刻延長，應(yīng)適度下降電池充電倍率，否則會(huì)加重極化。

結(jié)語

鋰離子電池快速充放電的實(shí)質(zhì)便是，鋰離子能夠快速在正負(fù)極資料間脫嵌。電池資料性質(zhì)、工藝規(guī)劃、充放電準(zhǔn)則都會(huì)對大電流充電功能有影響。正負(fù)極資料的結(jié)構(gòu)安穩(wěn)性利于在快速脫鋰的進(jìn)程中不會(huì)構(gòu)成結(jié)構(gòu)的崩塌破壞，鋰離子在資料中擴(kuò)散速度較快，以承受大電流充電。因?yàn)殡x子搬遷速度和電子傳輸速率不匹配，在充放電進(jìn)程中會(huì)呈現(xiàn)極化現(xiàn)象，要盡量削減極化，防止鋰金屬分出，下降容量影響壽數(shù)