溫度升高加速電池老化

　　快速充電時，充電設備會以高于標準充電電流數倍甚至數十倍的電流為電池充電。大電流的通過會使電池內部產生大量的熱量，導致電池溫度急劇上升。我們都知道，化學反應的速率通常會隨著溫度的升高而加快，電池內部的化學反應也不例外。當電池溫度升高后，電池內部的各種化學反應加速進行，這就如同給電池的老化按下了 “快進鍵”。在高溫環(huán)境下，電池的活性材料會加速分解，電極材料的結構也會逐漸遭到破壞，從而影響電池的性能和壽命。

　　例如，當電池溫度長時間處于較高水平時，電池中的電解液可能會發(fā)生分解，產生氣體，導致電池內部壓力增大，進而使電池的密封性受到影響。此外，高溫還會使電極材料的晶格結構發(fā)生變化，降低鋰離子在電極材料中的嵌入和脫出效率，最終導致電池容量的下降。而且，一旦電池溫度超過了其正常工作范圍，散熱系統(tǒng)如果無法及時有效地將熱量散發(fā)出去，就可能會引發(fā)熱失控，嚴重時甚至會導致電池起火、爆炸等安全事故。

　　電芯極化現象加劇

　　在快速充電過程中，大電流的通過會加劇電池內部電芯的極化現象。所謂極化，是指在電池充放電過程中，由于電流的存在，電極電位偏離其平衡電位的現象。當極化現象發(fā)生時，電池的內阻會增大，這意味著在相同的電流下，電池內部產生的熱量會更多，進一步加劇了電池的溫度上升。

　　隨著極化現象的加劇，電池的充放電效率會降低，電池的實際可用容量也會隨之減少。電極偏離平衡電位的程度越大，電池在充放電過程中所需要克服的能量障礙就越高，這就使得一部分電能無法有效地轉化為化學能儲存起來，或者在放電時無法完全釋放出來，從而導致電池容量的損失。而且，長期處于高極化狀態(tài)下的電池，其電極材料的性能會逐漸惡化，最終影響電池的整體使用壽命。

　　電芯析鋰現象產生

　　快速充電還容易導致電池內部電芯出現析鋰現象。在正常的充電過程中，鋰離子會有序地嵌入到負極材料中。但在快速充電狀態(tài)下，由于電流過大，鋰離子來不及均勻地嵌入負極材料，就會在負極表面直接析出金屬鋰。這是因為在快速充電時，電池內部的溫度分布不均勻，正極溫度高于負極，導致負極溫度過低，從而引發(fā)析鋰效應。

　　析鋰現象對電池的危害是多方面的。首先，析鋰會減少電池中鋰離子的數量，而鋰離子是電池實現充放電功能的關鍵物質，鋰離子數量的減少直接意味著電池容量的降低。其次，析出的金屬鋰是一種非常活潑的金屬，它在電池內部可能會與電解液等其他物質發(fā)生化學反應，進一步破壞電池的內部結構和化學平衡。而且，隨著析鋰現象的不斷積累，金屬鋰可能會形成鋰枝晶，鋰枝晶會不斷生長，當它生長到一定程度時，就可能會刺穿電池的隔膜，導致正負極短路，引發(fā)電池熱失控，嚴重威脅電池的安全。

　　電極材料結構變化

　　一項由阿貢國家實驗室和伊利諾伊大學厄巴納 - 香檳分校聯(lián)合進行的研究揭示了電動汽車快速充電對鋰離子電池性能衰減的深層次原因。研究發(fā)現，在高速率充電下，不僅僅是電鍍效應，電池在充放電過程中陽極的化學反應也扮演著關鍵角色。在石墨電極中，即使是少量的高倍率循環(huán)也會造成顯著的無序，影響鋰離子的嵌入和電鍍過程。這種無序并非均勻分布在顆粒內部，而是呈現出反應異質性，對電池的長期可靠性構成挑戰(zhàn)。

　　研究人員通過掃描電子納米衍射技術觀察到，石墨顆粒在原子層面的結構扭曲，使得鋰離子在嵌入過程中遭遇阻礙。電池充電速度越快，石墨原子網絡的扭曲越嚴重，阻礙了鋰離子的移動，這是導致性能損失的關鍵因素。在快速充電中，不僅陽極表面會出現電鍍，內部孔隙中也會積累反應產物，導致陽極膨脹，從而損害電池性能。這些電極材料結構的變化，都直接影響了電池的容量和性能。

　　雖然快速充電為電動汽車用戶帶來了極大的便利，但從上述分析可以看出，它確實會對汽車電池的容量產生負面影響。為了保護電池，延長其使用壽命，車主在日常使用中應盡量遵循 “日常慢充、緊急快充” 的原則。在家中有條件安裝家用充電樁的情況下，優(yōu)先選擇慢充，因為在同樣表顯 100% 的情況下，慢充的續(xù)航會比快充多 15% 左右，這是由于快充時電流大、電池溫度上升、化學反應不充分導致的 “虛電”。同時，要按照車輛使用說明正確充電，避免過度充電和頻繁快充，以確保電池能夠保持良好的性能和健康狀態(tài)。隨著電池技術的不斷發(fā)展，相信未來會有更好的解決方案來平衡快速充電與電池壽命之間的關系，讓電動汽車的使用更加便捷和可靠。