磷酸鐵鋰電池快充技術,磷酸鐵鋰能快充嗎

來源：存能電氣  日期：2019-08-01 11:27  瀏覽量：次

　　磷酸鐵鋰電池快充技術，磷酸鐵鋰能快充嗎？快充作為新能源汽車發展最為重要的技術路徑，其對于緩解續航里程焦慮、減少充電時間等效果顯著，因此也成為不少車企和電池企業的市場選擇。快充技術的核心就是在不影響電芯壽命和安全性的前提下，通過化學體系的設計，加速鋰離子在正負極移動的速度，很多快充技術都是圍繞這一點進行優化。那么磷酸鐵鋰能快充嗎？磷酸鐵鋰電池快充技術是什么？

　　磷酸鐵鋰電池快充技術

　　快充和慢充是相對的概念。業界普遍認為，電動汽車快充是指充電電流大于1.6C的充電方式，也就是從0%充電到80%時間小于30分鐘的技術。如果我們把磷酸鐵鋰電池形象地比喻為一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就像優秀的運動健將，在搖椅的兩端來回奔跑。充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經過電解液運動到負極。作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，以供到達負極的鋰離子嵌入。嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。快充時，鋰離子需要加速瞬時嵌入到負極。這對負極的快速接收鋰離子的能力挑戰很大。普通化學體系的電池在快充時負極會出現副產物，影響電芯的循環和穩定性。

　　所以，磷酸鐵鋰電池快充的技術的核心就是在不影響電芯壽命和可靠性的前提下，通過化學體系和設計優化，加速鋰離子在正負極移動的速度。鋰離子在正/負極的擴散和移動，跟百米賽跑一樣。我們希望跑道要足夠的寬，不要相互擁擠。如何拓寬通道呢？

　　為此，在負極石墨表面，CATL采用了“快離子環”技術，相當于在石墨表面打造一圈高速跑道，極大地加快鋰離子在石墨層的嵌入，修飾后的石墨兼顧超級快充和高能量密度的特性。

　　磷酸鐵鋰能快充嗎？

　　有人說磷酸鐵鋰不適合做快充，原因是其導電性不夠好，快充時易發熱。但這只是針對純相磷酸鐵鋰材料而言，其在經過晶粒細化、表面碳包覆、晶胞元素摻雜之后擁有良好的離子和電子遷移速率，適用于快速充電。而磷磷酸鐵鋰高安全性、高熱穩定性及長循環壽命的特點，讓他不失為快充的優質選擇。在專家看來，這個問題存在兩面性。從材料上看，磷酸鐵鋰材料的本征電導率比較低，僅為三元材料的百分之一，需要對磷酸鐵鋰材料進行導電性優化才能滿足快充的需求。

　　專家表示，經過CATL的改造，磷酸鐵鋰電池已經不是“原來那個磷酸鐵鋰”，甚至比三元材料更好。在正極上，CATL開發了“超導電子網”技術，使得磷酸鐵鋰具有優異的電子導電性能，可達三元材料的1000倍。

　　他指出，目前的磷酸鐵鋰快充電池的循環性能比不快充的要好，從原理上講，循環性能跟充電是不存在矛盾的。那為什么傳統電池一用快充循環就不好？那是因為傳統電池并不是按快充設計的，快充的時候就會有副產物或者副反應，副反應多了以后，循環自然變差。一旦解決了快充的動力學問題，它的循環最起碼不會變差。與此同時，快充電池不但動力學高了，而且由于能量密度比非快充的低一點，能量密度低了，電解液多了，循環變得更好就不足為怪了。實際上，他們目前開發的磷酸鐵鋰快充電池可以達到10000循環。

　　在負極石墨表面，寧德時代采用了“快離子環”技術修飾，修飾后的石墨兼顧超級快充和高能量密度的特性，快充時負極不再出現副產物，所以大大提高鋰離子在石墨層的嵌入速度，使其具備4-5C快充能力，實現10-15分鐘快充充電，并能保證系統級別70wh/kg以上的能量密度，實現10000次的循環壽命。

　　同樣作為國內磷酸鐵鋰電池的代表企業，深圳市沃特瑪電池有限公司是國內最早成功研發新能源汽車動力電池，并率先實現規?；a和批量應用的國家高新技術企業。

　　沃特瑪電芯研究所所長許輝在采訪中說出了沃特瑪快充上的獨門絕技。在正極上，沃特瑪使用的粒徑更小的磷酸鐵鋰，目前市場上普遍的磷酸鐵鋰粒徑在300~600nm之間，而沃特瑪只用100~300nm的磷酸鐵鋰，這樣鋰離子將擁有更快的遷移速度，能夠更大倍率的電流進行充放電。

　　而在負極端也是采用粒徑更小的人造石墨進行碳包覆：小粒徑有利于鋰離子的脫離和嵌入；碳包覆能對電池的循環壽命進行優化改善，微孔的碳結構有利于電解液的吸附和保液從而起到改善循環壽命的作用。

　　每一個相同設計的磷酸鐵鋰電池，都存在著“健康充電區間”，而快充電池的化學體系是經過特殊優化的，其“健康充電區間”比慢充電池的大，所能承受的充電電流自然比慢充電池要大。電池有個有效容積，一般達到了95%就達到了有效容積。如果每次都讓電池充滿，電池會處于一個滿負荷的工作狀態，長此以往電池會很疲憊。