解析锂电池快速充电技术
来源：宝鄂实业
2019-10-19 19:52
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锂电池分为正极材料和负极材料。我们常说磷酸铁锂和三元材料实际上是指锂电池的正极。现在全世界有成千上万的实验室试图开发性能更好的锂电池。其实，你只是想找到一种性能更好、容量更大、使用寿命更长、充放电功率更好的正极材料，或者在负极上工作。我们通常使用石墨作为锂电池的负极材料，但近年来出现了一种新的负极材料钛酸锂。
说明锂电池快速充电技术的重要性
当锂离子电池放电时，锂离子从负极材料中耗尽，然后流向正极。其实这个过程比较容易实现，也就是说锂离子电池的放电功率可以非常大。
但传统上，收费并不那么容易。充电时，锂离子需要从正极材料中耗尽，然后进入负极材料。这一过程相对来说是对负极材料的测试。由于锂离子需要快速进入负极材料，会破坏负极材料的结构等问题。因此，一般来说，锂离子电池充电速度很快。电的性能不好。
但快速充电是许多人梦寐以求的功能。过去，只有超级电容器才能实现快速充电，所以要克服锂电池不能快速充电的特点，就要从材料的角度出发，尽量提高材料的性能，尤其是充电时的负极材料，这是基于材料或化学的工作。
那我们为什么要特别注意快速充电的特性呢？我想从电动车的应用端开始。我国首次推广这种新能源汽车，政府最有可能推广的市场是电动客车。从奥运会开始到世博会，许多城市都使用了大约六七年的纯公交车。本PPT通过一组简单的数据，讲述了电动公交车在商业应用中遇到的困难。
以12米纯电动公交车为例。这辆公共汽车通常一天行驶250公里。当然，它在A点和B点之间来回运行。典型的耗电量是每公里0.8度。如果这辆车白天一整天都开着，耗电量约为200千瓦时。这种电似乎不多，但在配置电池时，应考虑两个因素。一是电池充放电。这样，就要配置312千瓦时的电力，再加上夏季空调的能耗。这样，电池必须安装到500千瓦时的电量才能满足12米公交车的全天运行。
事实上，按照目前锂电池的能量密度水平，如果组装磷酸铁锂，500千瓦时左右的电池可能重达6吨，目前的成本至少在100万元以上。这样的电池不能安装在12米的体积和重量，所以每个人都不能使用这个方案。
但是，这一结果降低了公交公司的运营效果，因为它在白天不能运营两个小时。
所以下一个问题是，我们有没有可能用能量密度更高的电池来做这个？目前，商用电池的最高能量密度是特斯拉使用的松下18650电池。电池的能量密度达到每公斤230瓦时。如果真的需要装500千瓦时的电，重量约为3.5吨。它可以满足一天的运行，基本上可以安装在公交车上，但是这个电池是在公交车上用的。问题是它的寿命。其重组后，其周期寿命可能只有500倍，因此我们预计，如果像这样用于公共交通，每天只能用2-3年的时间充电一次。
因此，我们看到公共汽车上使用的能源电池正试图解决全天运行的需求。事实上，有很多工程和成本问题，要么太重，要么太贵，要么寿命不够好。
