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探秘鋰離子電池突破瓶頸---快充技術

時間:2025-03-31 14:16:18來源:OFweek 電源網

導語:?快充技術:解決 “電量焦慮” 的救星?

  目前鋰離子電池瓶頸:主要有:固態電池量產商業化,解決安全問題;超快充技術,解決里程焦慮問題;低溫電解液自加熱,解決低溫電池循環性能問題;資源可持續技術等。

  《鋰離子電池瓶頸》

  彈弓鋰電,公眾號:彈弓鋰電探秘鋰離子電池---鋰電池瓶頸那今天,趁著BYD發布的兆瓦閃充技術的風聲,彈弓今天帶領大家解密一下快充技術背后的原理與難題。(一)快充技術核心原理

  那么,快充技術是如何實現的呢?簡單來說,就是通過提高充電電流或電壓,讓鋰離子的 “搬家速度” 加快,從而縮短充電時間。就好比原本一輛小貨車慢悠悠地運輸貨物,現在換成了一輛大卡車,運輸效率自然大幅提升。

  實現快充主要有以下幾種常見的充電方法:

  脈沖充電這種充電方式就像一場有節奏的 “舞蹈”。它先進行恒流預充電,為電池 “熱身”;接著進入大電流恒流充電階段,讓鋰離子快速地從正極遷移到負極;當電池電壓接近上限時,切換到恒壓充電,使電池慢慢充滿,避免過充。在充電過程中,還會有短暫的停充時間,讓電池 “休息” 一下,緩解極化現象,就像運動員在比賽中需要短暫休息來恢復體力一樣。

  Reflex 充電也叫反射充電或打嗝充電。它的每個工作周期包括正向充電、反向瞬間放電和停充三個階段。正向充電時讓鋰離子進入負極,反向瞬間放電則能有效減少電池的極化現象,就像給電池做了一次 “按摩”,讓它能更好地接受充電。不過,頻繁的反向放電可能會對電池壽命產生一定影響 。

  智能充電這是一種十分 “聰明” 的充電方式。它利用先進的(du/dt)和(di/dt)控制技術,實時監測電池的電壓和電流變化,就像一個貼心的管家時刻關注著電池的狀態。根據監測數據,智能調整充電電流,使充電過程始終保持在電池可接受的最佳狀態,既能快速充電,又能保護電池,延長其使用壽命。

  快充技術的 “成長煩惱”:瓶頸點分析

  雖然鋰離子電池快充技術給我們帶來了極大的便利,但是目前它還存在一些瓶頸:

  1、主要為負極材料石墨負極存在一個關鍵問題,那就是 Li + 插層動力學緩慢。

  2、發熱與安全問題,在快充過程中,電池就像一個高速運轉的機器,會產生大量的熱量。這些熱量主要來源于兩個方面:一是電池內部的歐姆阻抗,當電流通過電池時,會在電極、電解液等部件上產生電阻,從而產生熱量,就像電流在管道中流動時遇到了阻力,產生了摩擦熱一樣;二是電池內部的熵變,在充放電過程中,電池內部的化學反應會導致熵變,從而產生可逆熱 。

  3、當然還有很多硬件設施問題,都限制了其進一步發展和廣泛應用。

  比亞迪 “兆瓦閃充”:打破瓶頸的超級武器?

  在眾多車企為快充技術的瓶頸而絞盡腦汁時,比亞迪卻猶如一位橫空出世的武林高手,帶著它的 “兆瓦閃充” 技術震撼登場,給整個行業帶來了新的希望和曙光 。

  (一)技術突破亮點

  比亞迪推出的超級 e 平臺,搭載了 “兆瓦閃充” 技術,可謂是集眾多先進技術于一身。這個平臺是全球首個量產的乘用車 “全域千伏高壓架構”,它就像一個強大的 “能量中樞”,將電池、電機、電源、空調等都提升到了 1000V 的 “千伏級” 承載能力,把電動車帶入了一個全新的千伏時代 。

  其中,“閃充電池” 更是一大亮點。它就像一個經過精心改造的高速車站,從電池正極到負極,全方位構建起超高速離子通道,將電池內阻降低了 50%。這使得充電電流能夠做到 1000A,充電倍率達到 10C,均為全球之最。就好比原來的車站只能容納少量的乘客快速通過,現在經過改造后,大量的乘客可以快速、順暢地進出,大大提高了運輸效率 。

  為了匹配超高功率充電,比亞迪還自研并量產了全新一代車規級碳化硅功率芯片。目前,行業車規級功率芯片最高耐壓僅達 800V,而比亞迪的這款芯片電壓等級高達 1500V,是行業首次量產應用的最高電壓等級的車規級碳化硅功率芯片。它就像一個堅固的 “能量閥門”,能夠穩定地控制高電壓和大電流,成功突破了超高電壓下功率模塊設計難題 。

  (二)實際表現驚人

  比亞迪 “兆瓦閃充” 技術的實際表現堪稱驚艷。在充電速度上,它實現了充電功率 1 兆瓦(1000kW),達到了 “1 秒補能 2 公里,5 分鐘續航 400 公里” 的全球量產最高峰值充電速度。這意味著,你在短暫的幾分鐘內,就能為車輛補充足夠的電量,讓你輕松暢行 。

  在實測中,漢 L、唐 L 等車型的表現令人驚嘆。漢 L 從電量 7% 充電至 17.65%,僅僅用時 30 秒;唐 L 從電量 8% 充至 61.27% 也僅用時 5 分鐘,充電功率最高時達到了 1002kW,可行駛里程從 53.60 公里充至 410.50 公里 。這些數據就像一個個有力的拳頭,打破了人們對傳統充電速度的認知,讓 “充電焦慮” 成為過去式。

  (三)配套與布局

  為了讓 “兆瓦閃充” 技術能夠更好地發揮作用,比亞迪在配套設施和布局方面也下足了功夫。

  比亞迪自研了全球首款全液冷兆瓦閃充終端系統,其最大輸出能力可達到 1360kW。這個系統就像一個強大的 “能量加油站”,能夠為車輛提供高效、穩定的充電服務。未來,比亞迪還計劃在全國建設 4000 多座 “兆瓦閃充站”,構建起一個廣泛的充電網絡,讓用戶無論身處何地,都能享受到快速充電的便捷 。

  除了自建兆瓦閃充站,比亞迪還充分考慮到了現有公共充電樁資源的利用。它的 “雙槍充電” 技術可使超充樁秒變閃充樁,快充樁變超充樁;“智能升壓” 充電技術,則能全面兼容公共快充樁。這就好比比亞迪為用戶提供了一把萬能鑰匙,無論面對何種充電樁,都能實現快速充電,大大提高了充電的便利性和通用性 。

  未來展望:快充技術的星辰大海

  鋰離子電池快充技術的發展,猶如一場激動人心的科技馬拉松,雖然目前面臨著諸多挑戰,但每一次的突破都讓我們離夢想更近一步。比亞迪的 “兆瓦閃充” 技術,無疑是這場馬拉松中的一次華麗沖刺,快充技術的發展還將帶動整個新能源產業的升級和發展。它將促進電池材料、充電設備、電力傳輸等相關領域的技術創新,推動新能源產業鏈的完善和發展 。同時,快充技術的普及也將對能源結構的調整產生積極影響,減少對傳統化石能源的依賴,為實現碳達峰、碳中和目標貢獻力量 。

標簽: 鋰電池

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