電動汽車快充會傷電池嗎?

電動汽車快充會傷電池嗎?

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對於大部分純電動汽車用戶來說,日常使用可通過慢充進行補電,但是往往充電時長較長,一般在6~8個小時左右,而如果採用快充進行補電的話,一般30~40min就能充到80%左右,相對還是比較便捷的。如果是在高速路行駛的話,高速服務區的充電站幾乎全是快充樁,只能通過快充補電。在購車時,相信大部分銷售都會提醒你,盡量採用慢充,少用快充,快充可能會對電池造成損失。接下來,老王就給各位科普一下快充傷電池的問題。

在這之前,糾正一丟丟:快速充電不會傷電池,但是頻繁的快速充電相對於慢充來說確實會對電池造成傷害。

電動汽車主要有兩種充電模式:快充(直流)和慢充(交流)。在整個充電過程中,對於不同的電池有不同的標準充電電流,例如對於3C(C為電池容量ah,比如50ah的電池3C充電就是充電電流為3*50=150A)產品電池標準一般選擇0.1C~0.5C;而對於大功率型動力電池,標準充電一般為1C。平時說的慢充就是用標準充電電流進行充電,而快充指用高於標準充電電流數倍至數十倍不等的電流進行充電。

不同標準的快慢充口

不管快充還是慢充,都是在外部電能的作用下將電芯正極的鋰離子遷移到電芯負極的過程。而快充和慢充的區別就在於充電過程中電芯正極鋰離子Li+遷移速度的快慢。我們可以將鋰離子充電過程比作倒啤酒,倒啤酒的速度越快,啤酒杯裝滿的速度也越快,但是酒杯中的啤酒泡沫就越多;反之,倒的滿,裝滿的速度滿,但是酒杯中的啤酒泡沫少,啤酒更多。快充最大的優勢在於節省了充電的時間,但頻繁快充會電芯造成一定的損傷,不僅影響了電池的壽命,還影響到安全性。

1、頻繁快充加速了電池電芯的極化

一般在鋰離子電池的充電過程中,電極內部擴散的Li+遷移速度相比電解液很小,電極內部擴散是Li+擴散速率的控制步驟,由於Li+在電極顆粒內部的遷移速率遠小於其表面發生的電化學反應速率,因此引起了電極的濃差極化現象,會進一步加劇正負極電極電勢差偏離平衡電勢。當持續充電電流較大時,電極處的離子濃度升高,極化加劇,電池端電壓無法與充入的電量/能量直接線性比例地對應起來。同時大電流充電,內阻的增大會導致焦耳發熱效應加劇帶來副反應,如電解液的反應分解、產氣等一系列問題,危險係數驟然增加,對電池安全性產生影響,非功率型電池的壽命必然會大幅縮短。

電芯不同SOC的電壓情況

2、頻繁快充可能導致電芯析晶

在充電過程中,我們對於鋰離子的控制實際上是很弱的。我們只能保證鋰離子會遷移到負極表面,但無法保證鋰離子會均勻的分布在負極表面。而在鋰電池快充即意味著鋰離子快速脫出並「游向」負極,這時候就需要負極材料具有快速的嵌鋰能力。用於鋰電池快充的負極材料包括碳材料、鈦酸鋰及其它的一些新型材料。對於碳材料來講,由於嵌鋰電位和鋰析出的電位差不多,常規充電的情況下一般是鋰離子優先嵌入石墨,但是在快充或低溫條件下,鋰離子可能會在表面析出形成枝晶鋰(又稱析晶)。枝晶鋰會刺穿隔膜(SEI),會造成Li+二次損耗,降低電池容量。當鋰晶體達到一定量後就會從負極向隔膜生長,造成電池短路的危險。

電芯析鋰

3、總結

所以,如果用戶頻繁的通過快充給電池進行充電,那確實會對電池造成傷害。但由於電池電芯密度、材料、環境溫度以及電池管理系統的差異,電池在快充過程中的受傷害程度也不同。目前大多數電池會針對根據電池的剩餘電量、電池性能等因素設計合理的充電策略,通過調節充電功率,盡量減小快充對電池的傷害。因此用戶偶爾用下快充,是不用過分擔心會損壞電池的!

充電電流與電壓曲線圖


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