磷酸铁锂电池快充技术,磷酸铁锂能快充吗

来源：存能电气  日期：2019-08-01 11:27  浏览量：次

　　磷酸铁锂电池快充技术，磷酸铁锂能快充吗？快充作为新能源汽车发展最为重要的技术路径，其对于缓解续航里程焦虑、减少充电时间等效果显著，因此也成为不少车企和电池企业的市场选择。快充技术的核心就是在不影响电芯寿命和安全性的前提下，通过化学体系的设计，加速锂离子在正负极移动的速度，很多快充技术都是围绕这一点进行优化。那么磷酸铁锂能快充吗？磷酸铁锂电池快充技术是什么？

　　磷酸铁锂电池快充技术

　　快充和慢充是相对的概念。业界普遍认为，电动汽车快充是指充电电流大于1.6C的充电方式，也就是从0%充电到80%时间小于30分钟的技术。如果我们把磷酸铁锂电池形象地比喻为一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就像优秀的运动健将，在摇椅的两端来回奔跑。充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，以供到达负极的锂离子嵌入。嵌入的锂离子越多，充电容量越高。快充时，锂离子需要加速瞬时嵌入到负极。这对负极的快速接收锂离子的能力挑战很大。普通化学体系的电池在快充时负极会出现副产物，影响电芯的循环和稳定性。

　　所以，磷酸铁锂电池快充的技术的核心就是在不影响电芯寿命和可靠性的前提下，通过化学体系和设计优化，加速锂离子在正负极移动的速度。锂离子在正/负极的扩散和移动，跟百米赛跑一样。我们希望跑道要足够的宽，不要相互拥挤。如何拓宽通道呢？

　　为此，在负极石墨表面，CATL采用了“快离子环”技术，相当于在石墨表面打造一圈高速跑道，极大地加快锂离子在石墨层的嵌入，修饰后的石墨兼顾超级快充和高能量密度的特性。

　　磷酸铁锂能快充吗？

　　有人说磷酸铁锂不适合做快充，原因是其导电性不够好，快充时易发热。但这只是针对纯相磷酸铁锂材料而言，其在经过晶粒细化、表面碳包覆、晶胞元素掺杂之后拥有良好的离子和电子迁移速率，适用于快速充电。而磷磷酸铁锂高安全性、高热稳定性及长循环寿命的特点，让他不失为快充的优质选择。在专家看来，这个问题存在两面性。从材料上看，磷酸铁锂材料的本征电导率比较低，仅为三元材料的百分之一，需要对磷酸铁锂材料进行导电性优化才能满足快充的需求。

　　专家表示，经过CATL的改造，磷酸铁锂电池已经不是“原来那个磷酸铁锂”，甚至比三元材料更好。在正极上，CATL开发了“超导电子网”技术，使得磷酸铁锂具有优异的电子导电性能，可达三元材料的1000倍。

　　他指出，目前的磷酸铁锂快充电池的循环性能比不快充的要好，从原理上讲，循环性能跟充电是不存在矛盾的。那为什么传统电池一用快充循环就不好？那是因为传统电池并不是按快充设计的，快充的时候就会有副产物或者副反应，副反应多了以后，循环自然变差。一旦解决了快充的动力学问题，它的循环最起码不会变差。与此同时，快充电池不但动力学高了，而且由于能量密度比非快充的低一点，能量密度低了，电解液多了，循环变得更好就不足为怪了。实际上，他们目前开发的磷酸铁锂快充电池可以达到10000循环。

　　在负极石墨表面，宁德时代采用了“快离子环”技术修饰，修饰后的石墨兼顾超级快充和高能量密度的特性，快充时负极不再出现副产物，所以大大提高锂离子在石墨层的嵌入速度，使其具备4-5C快充能力，实现10-15分钟快充充电，并能保证系统级别70wh/kg以上的能量密度，实现10000次的循环寿命。

　　同样作为国内磷酸铁锂电池的代表企业，深圳市沃特玛电池有限公司是国内最早成功研发新能源汽车动力电池，并率先实现规模化生产和批量应用的国家高新技术企业。

　　沃特玛电芯研究所所长许辉在采访中说出了沃特玛快充上的独门绝技。在正极上，沃特玛使用的粒径更小的磷酸铁锂，目前市场上普遍的磷酸铁锂粒径在300~600nm之间，而沃特玛只用100~300nm的磷酸铁锂，这样锂离子将拥有更快的迁移速度，能够更大倍率的电流进行充放电。

　　而在负极端也是采用粒径更小的人造石墨进行碳包覆：小粒径有利于锂离子的脱离和嵌入；碳包覆能对电池的循环寿命进行优化改善，微孔的碳结构有利于电解液的吸附和保液从而起到改善循环寿命的作用。

　　每一个相同设计的磷酸铁锂电池，都存在着“健康充电区间”，而快充电池的化学体系是经过特殊优化的，其“健康充电区间”比慢充电池的大，所能承受的充电电流自然比慢充电池要大。电池有个有效容积，一般达到了95%就达到了有效容积。如果每次都让电池充满，电池会处于一个满负荷的工作状态，长此以往电池会很疲惫。