提高锂电池快充的方法？

锂电池快速充放电的实质就是，锂离子能够快速在正负极材料间脱嵌。电池材料性质、工艺规划、充放电准则都会对大电流充电功用有影响。

借用此图阐明下电池充电的进程，横坐标为时间纵坐标为电压。锂电池充电初期会有一个小电流的预充进程，即CCPre-charge，意图是为了让正负极材料安稳下来。此后，电池状况安稳后能够调整为大电流充电，即CCFastCharge。

终究，进入恒压充电形式（CV）。关于锂电池来说，系统检测到电压抵达4.2V后就开始了恒压充电形式，充电电流逐步减少，终究小于一定值后充电结束。

在整个进程中，对不同的电池有不同的标准充电电流，例如关于3C产品电池标准一般选择0.1C-0.5C，而关于大功率动力电池，标准充电一般为1C。选择较低的充电电流，也是考虑到电池的安全性。所以，平常说的快充，就是指高于标准充电电流数倍至数十倍不等。

有人说，锂电池充电就像倒啤酒，速度快，装满啤酒的速度也快，但是泡沫很多。倒的慢，速度慢，但是啤酒多，很实在。快充在节省了充电时间的一同，也会对电池本身有较大的损坏。

由于电池中存在极化现象，其能够接受的最大充电电流会跟着充放电循环的添加而减小，当继续充电且充电电流较大时，电极处的离子浓度升高，极化加重，电池端电压无法与充入的电量/能量直接线性份额地对应起来。一同大电流充电，内阻的增大会导致焦耳发热效应加重(Q=I2Rt)，带来副反应，如电解液的反应分化、产气等一系列问题，风险系数突然添加，对电池安全性发生影响，非功率型电池的寿数必然会大幅缩短。

01正极材料

锂电池快充的进程，就是正极材猜中Li+快速搬家嵌入负极的进程。正极材料的粒径能影响电池电化学进程中的响应时间、离子的松散途径等，据研究跟着材料的晶粒尺寸减少，锂离子的松散系数增大。但是，跟着材料颗粒尺寸减小，在生产中制浆就会出现严峻的颗粒团聚、构成松散不均匀，一同纳米颗粒会下降极片的压实密度，并在充放电进程中与电解液触摸面积增多副反应，影响电池的功用。

比较靠谱的方法是对正极材料进行包覆改性，例如LFP本身导电性就不太好，对其进行表面包覆碳材料或其它材料后能够前进其导电性，有利于前进电池的快速充电功用。

02负极材料

锂电池快充即意味着锂离子快速脱出并“游向”负极，这时候就需求负极材料具有快速的嵌锂才能。用于锂电池快充的负极材料包含碳材料、钛酸锂及其它的一些新式材料。

关于碳材料来讲，由于嵌锂电位和锂分出的电位差不多，惯例充电的情况下一般是锂离子优先嵌入石墨，但是在快充或低温条件下，锂离子或许会在表面分出构成枝晶锂。枝晶锂刺破SEI，会构成Li+二次损耗，下降电池容量。当锂金属抵达一定量后就会从负极向隔阂生长，构成电池短路的风险。

关于LTO来讲，其本身归于“零应变性”的含氧负极材料，在电池作业时不会发生SEI，其与锂离子的结合才能更强，能够满足快充快放的要求。一同也正是由于无法构成SEI，负极材料会与电解液直接触摸，促进了副反应的发生，LTO电池产气的问题迟迟无法解决，只能经过表面改性的方法得以缓解。

03电极液

前面也提到，快充进程中由于锂离子搬家速度和电子传输速率不一致，电池会存在较大的极化。那么为了尽量减少电池极化引起的负面反应，需求从下面三点将是电解液的研制方向：1、高解离度电解质盐；2、溶剂复合-粘度更低；3、界面控制-膜阻抗更低。

04生产工艺与快充的联络

之前分别从正负极材料、电极液等三个要害材料分析了快充对其的要求和影响，下面来讲影响比较大的工艺规划。电池制造工艺参数直接影响电池活化前后锂离子在电池各部分中的搬家阻力，因此电池制备工艺参数关于锂离子电池功用的发挥具有重要的影响。

（1）浆料

关于浆料的性质，一方面是要坚持导电剂的均匀松散。由于导电剂在活性物质颗粒之间分布均匀，在活性物质之间、活性物质与集流体之间可构成较均匀的导电网络，具有搜集微电流的作用，下降触摸电阻，能够前进电子的移动速率。另一方面是防止导电剂的过松散。在充放电进程中，正负极材料晶体结构会发生改动，或许构成导电剂的剥离掉落，使电池内阻升高，影响功用。

（2）极片面密度

理论上来讲，倍率型电池与高容量电池不行兼得。正负极极片面密度较低时，能够增大锂离子的松散速度，下降离子和电子搬家阻力。面密度越低，极片越薄，在充放电中锂离子不断的嵌入与脱出对极片结构构成的改动也越小。

但是面密度过低的话，就会下降电池能量密度，本钱升高，所以需求对面密度综合考虑。下图是个钴酸锂电池6C充电1C放电的比方，能够看看：

（3）极片涂布一致性

之前有朋友问到，极片面密度不一致对电池会有影响吗？这里趁便说一下，关于快充功用来讲，主要是负极极片的一致性。如果负极面密度不一致，经过辊压之后，活物质的内部孔隙率就会存在较大差异。孔隙率的差异会引起内部电流分布的差异，在电池化成阶段影响SEI的构成及功用，终究影响电池快充功用。

（4）极片压实密度

极片为什么要压实？一是前进电池比能量，二是前进电池功用。电极材料不同，最佳压实密度也不同。前进压实密度，电极极片的孔隙率越小，颗粒之间联接的越严密，相同的面密度下极片的厚度越小，因此可减小锂离子的搬家途径。

当压实密度过大时，电解液滋润效果欠好，或许会损坏材料结构和导电剂分布，后期会出现卷绕问题。同样是钴酸锂电池6C充电1C放电，压实密度对放电比容量的影响如下图：

05化成老化及其它

对碳负极电池来讲，化成-老化是锂电池的要害工艺，此进程会影响SEI的质量。SEI厚度不均匀或结构不安稳，会影响电池快充才能和循环寿数。

除了以上几个重要因素外，电芯制造、充放电准则都会对锂电池功用有较大影响。跟着运用时间延伸，应适度下降电池充电倍率，否则会加重极化。

结语

锂电池快速充放电的实质就是，锂离子能够快速在正负极材料间脱嵌。电池材料性质、工艺规划、充放电准则都会对大电流充电功用有影响。正负极材料的结构安稳性利于在快速脱锂的进程中不会构成结构的崩塌损坏，锂离子在材猜中松散速度较快，以接受大电流充电。由于离子搬家速度和电子传输速率不匹配，在充放电进程中会出现极化现象，要尽量减少极化，防止锂金属分出，下降容量影响寿数。