電動汽車充電慢？4min充滿行不行！

在政府的大力推動下，中國電動汽車2017年銷售數量首次超過70萬輛，超越美國成為全球最大的電動汽車市場。隨著電動汽車成本的不斷下降，駕駛品質的不斷提升，電動汽車開始越來越多的進入到普通人的汽車購買選項中。電動汽車在使用中，人們最為擔心的還是充電時間和續航里程的問題，在目前的技術水平下，充電時間與續航里程難以兼得，因此動力電池也就發展出了兩條路線，一種是專註續航里程的比能量派，主要是通過不斷的提高鋰離子電池的比能量，從而增加電動汽車的續航里程；第二種是專註減少電動汽車的充電時間的快充派，主要是通過改善鋰離子電池的快充性能，縮短電動汽車的充電時間。在目前的新能源汽車補貼政策主要參考續航里程的前提下，比能量派自然也就成為了主流，快充技術卻日漸式微。

在日常的上下班通勤中，行駛里程一般不會超過100公里，大多數都集中在20-50公里的區間，這種模式非常適合插電式混合動力汽車，插電式混合動力汽車對於動力電池的功率性能有較高的要求，同時為了滿足使用的便利性需求，對充電時間的要求也比較高，因此插電式混合動力汽車非常適合採用具有快充能力的動力電池。今天為大家介紹的就是由加拿大魁北克水電研究所的K. Zaghib等人設計的一款「超級快充」鋰離子電池，根據報道該電池在10C充電（6min充滿）和5C放電（12min放完）的倍率下100%DOD循環20,000次容量沒有衰減，在15C充電（4min充滿）和5C放電的情況下，100%DOD循環30,000次容量保持率可達95%，完全能夠滿足快速充電和長壽命的需求。

限制鋰離子電池充電速率的主要是負極，傳統的石墨負極動力學條件比較差，在大電流密度充電的情況下，會在石墨負極的表面產生金屬鋰的析出，嚴重情況下甚至還會產生鋰枝晶，引起嚴重的安全問題。因此，在快充動力電池設計中K. Zaghib採用了動力學條件較好的Li4Ti5O12作為負極材料，正極材料同樣選擇了倍率性能較好的LiFePO4材料，從而大幅提升了電池快速充電的能力。

為了改善LFP材料的導電性能，K.Zaghib在LFP材料表面包覆了一層導電碳材料（2wt%），以提升LFP材料的導電性。為了提升LFP材料在高倍率下的循環性能、提高能量密度和降低生產成本，K. Zaghib在製備LFP正極極片時並沒有採用傳統的PVDF粘結劑，而是採用水溶性的人造橡膠類材料作為粘結劑，CMC作為增稠劑，其良好的彈性改善了LFP的循環性能，同時由於採用了水作為溶劑，極大的降低了生產成本，減少了環境污染。

有了高性能的材料和優異的設計的加持，LFP/LTO電池展現出了卓越的快速充放電的能力，下圖為採用上述配方製備的18650電池在10C充電（6分鐘充滿）和5C放電倍率下循環1次、10,000次和20,000次的充放電曲線，可以看到，在經過2萬次的大倍率充放電後該電池的充放電曲線幾乎沒有發生變化，表明該電池循環壽命非常優異。

下圖為上述電池在15C充電（4分鐘充滿）和5C放電倍率下循環1次、10,000次、20,000次和30,000次的充放電曲線，可以看到電池在循環過充容量略有衰降，在循環30,000次後，容量保持率仍然可達95%左右。

這樣的循環壽命足以維持至少50年的使用壽命（假設每天充電1次，50年總共需要充放電18,520次），也就是說如果採用這一款電池，在電動汽車的整個壽命周期內都不需要更換電池，這些電池甚至在原有汽車淘汰後還能用在其他電動汽車上，這就大大降低了電動汽車的使用成本。

有了這樣一款「超級快充」電池的加持，你的電動汽車就可以真正實現充電5分鐘能「浪」一整天了。試想一下，以後下班以後你可以在單位附近的公共充電樁，花5min的時間給車「加」個電，這期間你可以坐下喝一杯咖啡，和朋友聊聊天，免去了在加油站排隊等待的時間。相信隨著國家對新能源汽車的補貼逐漸轉向充電設施的建設，快速充電樁的逐漸普及，快充電池將迎來新的發展機遇。

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