在政府的大力推動(dòng)下，中國電動(dòng)汽車2017年銷售數(shù)量首次超過70萬輛，超越美國成為全球最大的電動(dòng)汽車市場(chǎng)。隨著電動(dòng)汽車成本的不斷下降，駕駛品質(zhì)的不斷提升，電動(dòng)汽車開始越來越多的進(jìn)入到普通人的汽車購買選項(xiàng)中。電動(dòng)汽車在使用中，人們最為擔(dān)心的還是充電時(shí)間和續(xù)航里程的問題，在目前的技術(shù)水平下，充電時(shí)間與續(xù)航里程難以兼得，因此動(dòng)力電池也就發(fā)展出了兩條路線，一種是專注續(xù)航里程的比能量派，主要是通過不斷的提高鋰離子電池的比能量，從而增加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程；第二種是專注減少電動(dòng)汽車的充電時(shí)間的快充派，主要是通過改善鋰離子電池的快充性能，縮短電動(dòng)汽車的充電時(shí)間。在目前的新能源汽車補(bǔ)貼政策主要參考續(xù)航里程的前提下，比能量派自然也就成為了主流，快充技術(shù)卻日漸式微。

在日常的上下班通勤中，行駛里程一般不會(huì)超過100公里，大多數(shù)都集中在20-50公里的區(qū)間，這種模式非常適合插電式混合動(dòng)力汽車，插電式混合動(dòng)力汽車對(duì)于動(dòng)力電池的功率性能有較高的要求，同時(shí)為了滿足使用的便利性需求，對(duì)充電時(shí)間的要求也比較高，因此插電式混合動(dòng)力汽車非常適合采用具有快充能力的動(dòng)力電池。今天為大家介紹的就是由加拿大魁北克水電研究所的K. Zaghib等人設(shè)計(jì)的一款“超級(jí)快充”鋰離子電池，根據(jù)報(bào)道該電池在10C充電（6min充滿）和5C放電（12min放完）的倍率下100%DOD循環(huán)20,000次容量沒有衰減，在15C充電（4min充滿）和5C放電的情況下，100%DOD循環(huán)30,000次容量保持率可達(dá)95%，完全能夠滿足快速充電和長(zhǎng)壽命的需求。

限制鋰離子電池充電速率的主要是負(fù)極，傳統(tǒng)的石墨負(fù)極動(dòng)力學(xué)條件比較差，在大電流密度充電的情況下，會(huì)在石墨負(fù)極的表面產(chǎn)生金屬鋰的析出，嚴(yán)重情況下甚至還會(huì)產(chǎn)生鋰枝晶，引起嚴(yán)重的安全問題。因此，在快充動(dòng)力電池設(shè)計(jì)中K. Zaghib采用了動(dòng)力學(xué)條件較好的Li4Ti5O12作為負(fù)極材料，正極材料同樣選擇了倍率性能較好的LiFePO4材料，從而大幅提升了電池快速充電的能力。

為了改善LFP材料的導(dǎo)電性能，K. Zaghib在LFP材料表面包覆了一層導(dǎo)電碳材料（2wt%），以提升LFP材料的導(dǎo)電性。為了提升LFP材料在高倍率下的循環(huán)性能、提高能量密度和降低生產(chǎn)成本，K. Zaghib在制備LFP正極極片時(shí)并沒有采用傳統(tǒng)的PVDF粘結(jié)劑，而是采用水溶性的人造橡膠類材料作為粘結(jié)劑，CMC作為增稠劑，其良好的彈性改善了LFP的循環(huán)性能，同時(shí)由于采用了水作為溶劑，極大的降低了生產(chǎn)成本，減少了環(huán)境污染。

有了高性能的材料和優(yōu)異的設(shè)計(jì)的加持，LFP/LTO電池展現(xiàn)出了卓越的快速充放電的能力，下圖為采用上述配方制備的18650電池在10C充電（6分鐘充滿）和5C放電倍率下循環(huán)1次、10,000次和20,000次的充放電曲線，可以看到，在經(jīng)過2萬次的大倍率充放電后該電池的充放電曲線幾乎沒有發(fā)生變化，表明該電池循環(huán)壽命非常優(yōu)異。

下圖為上述電池在15C充電（4分鐘充滿）和5C放電倍率下循環(huán)1次、10,000次、20,000次和30,000次的充放電曲線，可以看到電池在循環(huán)過充容量略有衰降，在循環(huán)30,000次后，容量保持率仍然可達(dá)95%左右。

這樣的循環(huán)壽命足以維持至少50年的使用壽命（假設(shè)每天充電1次，50年總共需要充放電18,520次），也就是說如果采用這一款電池，在電動(dòng)汽車的整個(gè)壽命周期內(nèi)都不需要更換電池，這些電池甚至在原有汽車淘汰后還能用在其他電動(dòng)汽車上，這就大大降低了電動(dòng)汽車的使用成本。

有了這樣一款“超級(jí)快充”電池的加持，你的電動(dòng)汽車就可以真正實(shí)現(xiàn)充電5分鐘能“浪”一整天了。試想一下，以后下班以后你可以在單位附近的公共充電樁，花5min的時(shí)間給車“加”個(gè)電，這期間你可以坐下喝一杯咖啡，和朋友聊聊天，免去了在加油站排隊(duì)等待的時(shí)間。相信隨著國家對(duì)新能源汽車的補(bǔ)貼逐漸轉(zhuǎn)向充電設(shè)施的建設(shè)，快速充電樁的逐漸普及，快充電池將迎來新的發(fā)展機(jī)遇。

撰稿：憑欄眺

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