什么叫快充？快充的原理是什么？

近年来电动汽车发展速度很快，得到了广泛的关注与讨论。续航里程、充电速度这些词汇在各种场合被越来越多提及，今天我们主要谈一下快充。

充电速度是影响电动汽车普及的主要障碍之一，随着越多主流车型续航里程提升到400公里以上，续航问题得到了明显的改善，而相对之下，充电速度问题就显得较为突出，尤其影响长途出行能力。

一、什么叫快充

实际并没有很明确的定义具体多块算快充，充电的速度，我们通常用C倍率来表示，C是电池容量Capacity的首字母，比如某块电池标称容量30kWH，那么1C=30kWH，简单理解就是1C充电，即一个小时充满，2C充电，即半个小时充满，数值越大，充电速度越快。目前比较流行的电动车快充能力，比如特斯拉和一些其他的主流车厂，可在30分钟充满80%的电，相当于1.6C。快充与慢充充电速度差异如下图：

区分慢充桩和快充桩很简单，慢充桩体积小，导线细，充电枪小，如下图：

快充桩体积大，导线粗，充电枪大，如下图：

二、快充的原理

纯电动乘用车快充就是采用高电压、大电流，短时间内将电动汽车充满电。不管快充还是慢充，都是在外部电能的作用下将电芯正极的锂离子迁移到电芯负极的过程。而快充和慢充的区别就在于充电过程中电芯正极锂离子Li+迁移速度的快慢。理论上电压和电流越大，充电速度就越快。如下图是特斯拉超级充电桩，可以提供约120-145kw的充电功率。

三、快充的缺点。

快充在提升充电速度的同时，也并非没有缺点。

1、 频繁快充会加速电池电芯的极化。

一般在锂离子电池的充电过程中，电极内部扩散的Li+迁移速度相比电解液很小，电极内部扩散是Li+扩散速率的控制步骤，由于Li+在电极颗粒内部的迁移速率远小于其表面发生的电化学反应速率，因此引起了电极的浓差极化现象，会进一步加剧正负极电极电势差偏离平衡电势。

当持续充电电流较大时，电极处的离子浓度升高，极化加剧，电池端电压无法与充入的电量/能量直接线性比例地对应起来。同时大电流充电，内阻的增大会导致焦耳发热效应加剧带来副反应，如电解液的反应分解、产气等一系列问题，危险系数骤然增加，对电池安全性产生影响。

2、 频繁快充可能导致电芯析晶。

在充电过程中，我们对于锂离子的控制实际上是很弱的。我们只能保证锂离子会迁移到负极表面，但无法保证锂离子会均匀的分布在负极表面。而在锂电池快充即意味着锂离子快速脱出并"游向"负极，这时候就需要负极材料具有快速的嵌锂能力。用于锂电池快充的负极材料包括碳材料、钛酸锂及其它的一些新型材料。对于碳材料来讲，由于嵌锂电位和锂析出的电位差不多，常规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，锂离子可能会在表面析出形成枝晶锂（又称析晶）。枝晶锂会刺穿隔膜（SEI），会造成Li+二次损耗，降低电池容量。当锂晶体达到一定量后就会从负极向隔膜生长，造成电池短路的危险。

如果车辆频繁使用快充，是会对电池造成损害的，注入造成电量衰减等，但目前开发电源管理都会针对电池的剩余电量、电池性能等因素设计合理的充电策略，尽量减小快充对电池的伤害。所以偶尔用下快充，是不用担心电池损坏的。

四、快充技术的发展。

特斯拉当前量产的超级充电已经是目前市场上最快的充电技术，但仍然需要30分钟-1个小时的时间才能将车辆充满电，比加油速度慢了数倍，显然仍无法与燃油车竞争。为了解决这个问题，各汽车企业都在发展更快的充电技术。

保时捷发布的首款纯电跑车Taycan，具备800V超级快充，4分钟即可充入100公里的行驶里程，15分钟即可充电至80%。

而国内的汽车厂家北汽新能源也与国家电网一起发布了自己快充技术，充电功率达到了280kw，充电10分钟即可超过400公里续航。

理论上只要提高电压和电流，就可以轻松提高充电速度，但事实却并这么简单。实际上，特斯拉早在2016年前就宣称要推出SuperCharger V3，将超级充电提升至超过350kw的功率，但一直跳票至今仍未发布。

在当前普遍使用的400v电压平台上，如果要实现350kw的快充，电流要达到875A，这已经远远超出汽车内部线路能够承受的最大电流250A了。所以最为可行的方案是采用高电压平台，保时捷Taycan的整车电压平台提升到800V，这样其内部线缆只需要承受437A的电流。

相对车辆来说，设计制造高功率充电桩反而简单很多，只需要使用高功率部件、改进热管理系统、改造线路即可。

相对更难做到的，是动力电池。为了防止产生析锂、电解液分解、电池过热等危及安全的问题以及内部结构塌陷造成的循环寿命衰减问题，无论是主机厂还是动力电池厂商，都对超大功率的充电持谨慎态度。

在日前举办的“动力·储能电池前沿技术和应用”论坛上，工信部装备工业司汽车处处长陈春梅透露，目前工信部正在加快起草和编制《促进汽车动力电池产业发展的指导意见》。《意见》将明确，到2025年，在加快国家动力电池创新中心建设、加强锂电池的升级和新体系电池的研发、推动产业链的协同发展、加强产品安全的质量检查、完善管理业务体系等方面制定进一步措施。

“可以说，《意见》的出台将对未来锂电池行业的发展提供一个清晰的路径。”北京有色金属研究总院副院长熊柏青在接受《经济日报》记者采访时表示，近年来，随着新能源汽车产销量的爆发式增长，锂电池特别是动力电池的需求不断上升，给锂电池行业发展带来了很大的机遇。

中国汽车工业协会数据显示，上半年，我国新能源汽车产销分别达17.7万辆和17万辆，同比分别增长125%、126.9%。国联汽车动力电池研究院预测数据也显示，到2020年，我国新能源汽车产能将达200万辆，而动力电池需求量将达1000亿瓦时。

市场向好不仅带来了锂电池需求的增长，也推动了动力电池效率的不断提升。熊柏青介绍说，10年前，装载1千瓦时电需要20公斤的电池；现在，装载1千瓦时电只需9至10公斤的电池；到2020年，装载1千瓦时电，电池重量将降至4到5公斤，“电池重量减轻了，正极材料、负极材料、制造工艺等制造电池的原材料就会减少，成本也会随之下降。如今，电池的生产成本已从10年前每瓦时5元到6元，降至1.5元。”科技部部长万钢在2016中国汽车论坛上也表示，到2020年，要努力把动力电池单位能量密度再提高1倍，把制造成本降低50%。在使单位电池能量达到300瓦时以上的同时，成本降至1元以下。

成本的降低主要源于技术的不断进步。然而，与一些发达国家相比，我国锂电池行业目前仍面临电池寿命短、环境适应性差等问题，特别是锂电池企业小、散、乱的情况非常严重，盲目投资和重复建设的现象也日益凸显。据统计，目前我国锂电池企业高达200多家，****的企业每年实际销售量仅几十亿瓦时。

“锂电池行业的技术需求发展很快，没有创新就会退步。”熊柏青分析认为，由于我国没有特大锂电池企业，创新资源比较分散，大多数企业的经济规模、盈利能力、研发能力与国外企业相差甚远。

可喜的是，一系列利好政策的支持给锂电池行业发展注入了强大动力。据了解，自2012年提出新能源汽车发展目标以来，我国先后出台了财政补贴、路权优先、牌照开放等政策措施，而新近出台的《中国制造2025》战略更是明确提出继续支持电动汽车、燃料汽车发展。作为新能源汽车的心脏，锂电池行业也因此受到了高度重视

但随着新技术的发展，陶瓷涂层隔膜、耐高压高温电解液、正极材料包覆、新型负极材料的开发等陆续成熟，为高功率快充的实现创造了可能。

此外，快速充电的电流大，电池及充电系统的发热量大，对车辆的热管理系统是一个很大的挑战。

总结：相信随着技术的进步，及产业链的升级演化，电动车的快速充电问题会很好的解决，实现与加油同样的高效率并不是遥不可及