定制热线: 400-678-3556

电池知识

电池加速老化究竟是什么原因造成?快充会不会加速电池老化?

来源:宝鄂实业    2019-05-04 20:35    点击量:
最近,iPhone 8/8P/X发布,终于加入了万众期待的快充功能,相比起一早就实现快充的国产手机,是晚了好多年。于是,前两天,给女朋友送了个新的手机充电器,结果被大发雷霆喷一顿:“快充很伤电池的!你是不是想给我换新手机?”显然说这句话是对快充技术的不了解。为了让大家能够理解透彻这个事情,求真实验室做足功课,好好给大家上一堂课,了解清楚电池加速老化究竟是什么原因造成,解决这个误会。

快充的原理其实很简单

 

现在手机的电池容量普遍都在两三千mAh以上,使用传统的5V/1A充电器,充满一块电池至少需要三小时以上的时间,比以前诺基亚手机一个多小时充满电,时间长了很多。随着电池容量的提升,原有的充电器功率不能满足充电的需要,于是快充技术就出现了。

 

 

各大手机厂商都推出了自家的快充技术,其原理是提高充电的电流和电压,来实高功率充电。简单来说,充电端口的输入功率=输入电压 x 输入电流。一般手机充电器会有一个充电曲线,通过控制不同的电压和电流,来实现最高的充电效率。普遍来说,最高效的方式开始都是恒流充电(充电速度较快),然后是恒压充电(充电速度下来了,因为电池本身的电压上去了),最后是涓流充电(在充满电后,补偿因自放电而造成的容量损失)。

 

 

现在大多数手机使用的都是采用高通Quick Charge充电技术来实现,从最开始的1.0标准,到现在最新的4.0标准,标准越高充电效率越高。QC 1.0突破USB-IF关于USB Battery Charge 1.2的协议,电压电流提升到5V2A,充电时间缩短40%。快充真正意义上的提升是从QC 2.0开始,通过握手协议,让充电器与手机互相识别,握手后再提高传输电压,最高可达20V,虽然电流不变,但充电的效率提升了近75%。

 

 

QC 3.0则是在2.0的基础上,引入最佳电压智能协议(INOV)算法,准确控制充电的电压,输入电压达到了200mV一档的自适应调节,性能有了近38%的提升同时降低了损耗,此时凭借电压的可控,电流提升至3A。目前主流的快充手机应用的是QC2.0和QC3.0标准。到了QC 4.0则是更精细的智能调整控制电压,精度达到了20mV为一档,充电的电流电压也变得更加灵活,有恒定3A或非恒定4.7A-5.6A,电压也并不需要达到20V这么高,在5V-9V之间进行智能调控,最终有了近20%的速度提升,效率提升近30%。

 

 

快充技术,之所以要求更加精细的电流和电压控制,主要原因就是能够获得更极致的充电曲线,在充电的前段,高功率充电能够让用户在最短时间内获得最大的电能,剩余未充电的电池容量,则是通过逐渐减慢的方式完成充电,予以保护电池和电路。
 

 

快充会不会加速电池老化?答案是不会的

 

上面说了快充实际上是提高充电器功率,让电流和电压加大,因此如果不加调控是会造成电池老化的。不过除了最老的QC1.0标准外,新版本的快充技术,都是通过握手协议才能实现更高电压的快充模式。对于一些不支持快充技术的手机来说,即使使用快充充电器,充电器将会自动调低充电效率,避免意外的发生。

数据显示,1~11月,我国新能源汽车产销量分别完成63.9万辆和60.9万辆,同比分别增长49.7%和51.4%。与新能源汽车产销量快速增长相对应的是,动力电池的需求量也在持续增加。

 

不过,据了解,电池产业原材料供给却没有跟上产业发展的节奏。近日,行业人士分析新能源汽车及动力电池产业未来发展前景的同时,也提出,动力电池的原材料铜箔、隔膜出现供需失衡,在相当长一段时期内电池铜箔需求缺口较大,电池隔膜市场却已经趋于饱和,但新产能还在不断扩建,明年可能出现全行业亏损。

据悉,2015年,全球锂电池铜箔供应量为9万吨,需求量为9.1万吨,缺口比例为1%;2016年供应量为10.5万吨,缺口比例扩大至3%;2017年供应量预计为11万吨,缺口比例进一步扩大至8%。在我国,新能源汽车产销量增长拉动铜箔产能的增长,2015年铜箔产能为5.9万吨,比上一年增长19.1%,但增长的产能仍不能满足锂电池产业的需求。“‘十三五’期间,多孔型、厚度小于6微米的锂电池铜箔需求量将进一步增加。”据预测,2018年锂电池铜箔的供应量为14.6万吨,需求量为16.1万吨,缺口进一步扩大,2019年之后,供应失衡会缓解,但今年仍有2%~3%的缺口。另外,铜价的上涨加上动力电池对铜箔需求的增加,导致铜箔价格已有较大幅度上涨。

 

2018年隔膜行业或全面亏损

 

与铜箔材料的供不应求相反,锂电池的另一原材料隔膜却出现了供大于求的现象。在锂电池中,隔膜是关键的内层组件之一,对其要求也很高,既要耐有机溶剂腐蚀,又要保持通透性让离子顺畅穿越,还要抵御电化学产生的高温。不过,隔膜产能并没因此受限,随着新能源汽车的快速发展,全球电池隔膜生产线正在快速扩张,目前已经出现产能过剩的局面。

 

 

 “2016年,全球锂电池隔膜产能为42亿平方米,需求量为35亿平方米,仅我国需求量就达到20亿平方米。但同期我国国产隔膜的产量约为12亿平方米,导致我国隔膜产业严重依赖进口。”不过,进一步指出,隔膜进口量大,国产产品的替代空间也大,随着我国新能源汽车的快速发展,大量投资开始进入锂电池隔膜产业,隔膜产业生产线建设步伐也在不断加快。

 

 

据悉,2017年3月,我国10多家企业拟新增隔膜生产线40多条,产能超过10亿平方米。3月以来还有不少新加入的建设者,如深圳星源材质将建设6条生产线,产能为3亿平方米;上海恩捷将投资55亿元生产电池隔膜;湖南中锂2017年底16条生产线投产,2018年6月前生产线达到20条,产能超过20亿平方米;北大先行将投资20条生产线,产能超过10亿平方米;湖北江升将投资4条生产线,产能超过2亿平方米。“截止到2017年10月底,全国已经公开的新增投资生产线超过120条。”

 

预测:“2018年估计还有20家企业有意向进入锂电池隔膜行业,届时全国锂电池隔膜产能将达到80亿平方米。2018年锂电池隔膜行业可能出现全面亏损。”

 

近日,2018年新能源汽车补贴提前退坡的传闻让不少电池企业忧心忡忡。某电池产业业内人士诉说,补贴提前退坡,整车企业必定要求电池企业降低供货价格,在电池材料中,锂电池铜箔材料存在较大缺口,正负极等材料进口量较大,成本下降空间有限,隔膜行业可能是受冲击最大的领域。

 

“补贴提前退坡传闻促使不少隔膜生产企业重新调整生产工艺。其中,干法工艺被越来越多的企业所重视。”

 

 

隔膜行业面临的问题已经引起高度重视,“从今年5月开始,已有10多家企业放弃了投资锂电池隔膜产业,还有不少原本有意进入隔膜生产领域的企业,在规劝下也逐渐趋于理性。锂电池隔膜产业今后需要在提高生产效率和产品质量上下功夫,降低成本、控制风险,而不是产能扩张。”