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“充電焦慮”和“里程焦慮”是純電動(dòng)汽車大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化面臨的一大障礙。在近日召開(kāi)的2019世界新能源汽車大會(huì)上，一項(xiàng)名為“高比能快充鋰離子電池”的技術(shù)獲得了全球新能源汽車創(chuàng)新技術(shù)獎(jiǎng)。

該技術(shù)突破了石墨體系不能快速充電的技術(shù)瓶頸，在保持高能量密度、高安全性、長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，可在15分鐘內(nèi)完成100%充電，確保電動(dòng)汽車300公里的續(xù)航里程。

目前業(yè)界的快充方式均有弊端

眾所周知，對(duì)于純電動(dòng)汽車而言，電池系統(tǒng)的充放電性能是決定車輛實(shí)際使用效果的重要指標(biāo)。高能量密度和快速充電能力不僅是各動(dòng)力電池廠商不斷努力開(kāi)發(fā)的技術(shù)方向，更是新能源技術(shù)的核心領(lǐng)域。

“鋰離子電池又被稱為搖椅電池。湖北藍(lán)博Lanbts的研究員介紹，搖椅的兩端為電池的兩極，鋰離子在搖椅的兩端來(lái)回奔跑。充電時(shí)，鋰離子從電池的正極經(jīng)過(guò)電解液移動(dòng)到負(fù)極。作為負(fù)極的石墨呈層狀結(jié)構(gòu)，鋰離子通過(guò)層間嵌入到石墨中,嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。

衡量電動(dòng)車充電效率的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是充放電倍率（C）。充放電倍率，可以簡(jiǎn)單理解為充、放電的速率。鋰離子電池的充放電倍率，決定了我們可以以多快的速度，將一定的能量存儲(chǔ)到電池里面，或者以多快的速度，將電池里面的能量釋放出來(lái)。例如，額定容量為100安時(shí)的電池用20安放電時(shí)，其放電倍率為0.2C，所用的容量1小時(shí)放電完畢，稱為1C放電；5小時(shí)放電完畢，則稱為0.2C放電。

業(yè)界普遍認(rèn)為，電動(dòng)汽車快充是指充電倍率大于1.6C的充電方式，也就是從0%充電到80%時(shí)間小于30分鐘的技術(shù)。

顧名思義，要縮短充電時(shí)間，就要不斷提高充放電倍率?？斐浼夹g(shù)的核心，就是通過(guò)化學(xué)體系和設(shè)計(jì)優(yōu)化，加速鋰離子在正負(fù)極間移動(dòng)的速度。但是，在研發(fā)快充技術(shù)時(shí)光考慮速度還不行。

快充時(shí)，鋰離子需要加速瞬時(shí)嵌入到負(fù)極。這對(duì)負(fù)極快速接收鋰離子的能力挑戰(zhàn)很大。普通化學(xué)體系的電池，在快充時(shí)負(fù)極會(huì)出現(xiàn)析鋰等副產(chǎn)物，影響電芯的循環(huán)和穩(wěn)定性，只能采用可承受快充大電流的負(fù)極材料來(lái)做到快充。

湖北藍(lán)博Lanbts的研究員表示，目前業(yè)界為了實(shí)現(xiàn)快速充電，普遍采用鈦酸鋰和無(wú)定形碳作為負(fù)極活性材料，但是這兩種在實(shí)際應(yīng)用中均不可避免的存在能量密度嚴(yán)重不足、成本高的缺陷。近年來(lái)，部分廠商開(kāi)始探索將石墨作為活性材料，石墨更像高速路，雖然能量密度更高，但鋰電子只能順序通過(guò)。

快離子環(huán)和超電子網(wǎng)讓充電加速

“我們以石墨作為負(fù)極主材，創(chuàng)新性運(yùn)用孔道優(yōu)化和‘快離子環(huán)’技術(shù)，在石墨表面打造一圈高速通道，使鋰離子能快速嵌入石墨的任何位置，提高鋰離子在石墨負(fù)極的嵌入速度，并且，修飾后的石墨兼顧超級(jí)快充和高能量密度的特性，不會(huì)在快充時(shí)在負(fù)極會(huì)出現(xiàn)副產(chǎn)物，影響電芯的循環(huán)和穩(wěn)定性。

快充技術(shù)具備4C—5C快充能力，實(shí)現(xiàn)10—15分鐘快速充電，與鈦酸鋰負(fù)極的快充體系相比，具有明顯的能量密度和成本優(yōu)勢(shì)，與行業(yè)內(nèi)同樣用石墨作負(fù)極的其他快充技術(shù)相比，保持同等電池能量密度條件下，能提高20%—30%充電速度，并具有更好的循環(huán)和耐候性能。

已成功應(yīng)用于5000多臺(tái)大巴

目前，以快充石墨為負(fù)極主材的超級(jí)鐵鋰快充電池，已經(jīng)應(yīng)用在超過(guò)5000臺(tái)電動(dòng)大巴上，大巴運(yùn)行狀態(tài)良好，得到整車企業(yè)和公交用戶的好評(píng)，該電池也被交通部評(píng)為“新能源公交最佳口碑電池”。

該電池除了能量密度有較大優(yōu)勢(shì)，在循環(huán)壽命方面，以應(yīng)用工況較為苛刻的公交車為例，平均每天滿充滿放次數(shù)約2次，粗算下來(lái)，滿足8年運(yùn)營(yíng)需求，電池循環(huán)需要5600次以上。超級(jí)鐵鋰電池電芯循環(huán)壽命則可達(dá)10000次，不僅能完全滿足電動(dòng)車運(yùn)營(yíng)需求，電動(dòng)車退役后還可用于儲(chǔ)能等梯次利用，創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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