鋰離子電池被稱為“搖椅式”電池。 帶電離子在正負極之間移動，實現電荷轉移，為外部電路供電或由外部電源充電。

在具體的充電過程中，外部電壓加在電池的兩極上，鋰離子從正極材料中脫出，進入電解液。 同時，多餘的電子通過正極集電器，通過外電路移動到負極； 鋰離子在電解液中。 它從正極移動到負極，穿過隔膜到達負極； 穿過負極表面的SEI膜嵌入負極的石墨層狀結構中並與電子結合。

在離子和電子的整個運行過程中，影響電荷轉移的電池結構，無論是電化學的還是物理的，都會影響快充性能。

電池各部分快速充電的要求

關於電池，要想提高動力性能，必須在電池的各個環節上下功夫，包括正極、負極、電解液、隔板、結構設計等。

正極

事實上，幾乎所有的正極材料都可以用來製作快充電池。 要保證的重要性能包括導電性（降低內阻）、擴散（確保反應動力學）、壽命（不解釋）和安全性（不解釋）、適當的加工性能（比表面積不應太大）大以減少副反應和服務安全）。

當然，每個具體的材料要解決的問題可能不同，但是我們常見的正極材料可以通過一系列的優化來滿足這些要求，但是不同的材料也是不同的：

A、磷酸鐵鋰可能更注重解決導電性和低溫問題。 進行碳包覆，適度納米化（注意是適度，越細越好絕對不是簡單的邏輯），在粒子表面形成離子導體是最典型的策略。

B. 三元材料本身俱有較好的導電性，但其反應性太高，所以三元材料很少進行納米級工作（納米化不是改善材料性能的萬能藥，尤其是在電池領域有時國內有很多反用途），更注重安全性和抑制副反應（與電解液）。 畢竟，目前三元材料的壽命在於安全，近期電池安全事故也時有發生。 提出更高的要求。

C、錳酸鋰在使用壽命方面更重要。 市場上也有很多錳酸鋰基快充電池。

負極

當鋰離子電池充電時，鋰會遷移到負極。 快速充電和大電流引起的過高電位會導致負極電位更負。 此時，負極快速接受鋰的壓力會增加，產生鋰枝晶的傾向會增加。 因此，負極不僅要滿足快速充電時的鋰擴散。 鋰離子電池的動力學要求還必須解決鋰枝晶增加趨勢帶來的安全問題。 因此，快充核心的重要技術難點是鋰離子在負極的嵌入。

A、目前市場上占主導地位的負極材料仍然是石墨（約佔90%的市場份額）。 根本原因是價格便宜，石墨的綜合加工性能和能量密度都比較好，缺點比較少。 . 當然，石墨負極也存在問題。 表面對電解液比較敏感，鋰嵌入反應具有很強的方向性。 因此，必須努力提高石墨表面的結構穩定性，促進鋰離子在基體上的擴散。 方向。

B.硬碳和軟碳材料這幾年也有了很大的發展：硬碳材料的嵌鋰電位高，材料內部有微孔，所以反應動力學好； 而軟碳材料與電解液的相容性好，MCMB材料也很有代表性，但硬碳材料和軟碳材料普遍效率低，成本高（想像石墨同樣便宜，恐怕不是從工業角度看很有希望），所以電流消耗遠小於石墨，更多地用在一些特殊電池上。

C.鈦酸鋰怎麼樣？ 簡單來說：鈦酸鋰的優點是功率密度高，安全，缺點明顯。 能量密度很低，按Wh計算成本高。 因此，鈦酸鋰電池的觀點是在特定場合具有優勢的有用技術，但不適用於許多對成本和續航里程要求較高的場合。

D、矽負極材料是一個重要的發展方向，松下新型18650電池已經開始了此類材料的商業化進程。 然而，如何在追求納米性能與電池行業相關材料的一般微米級要求之間取得平衡，仍然是一個更具挑戰性的任務。

光圈

對於動力型電池，大電流運行對其安全性和壽命提出了更高的要求。 隔膜塗層技術是無法繞過的。 陶瓷塗層隔膜因其高安全性和消耗電解液中雜質的能力而被迅速推出。 尤其是提高三元電池安全性的效果尤為顯著。

目前用於陶瓷隔膜的最重要的系統是在傳統隔膜的表面塗覆氧化鋁顆粒。 一種比較新穎的方法是在隔膜上塗覆固體電解質纖維。 此類膜片內阻較低，纖維相關膜片的機械支撐效果較好。 非常好，在使用過程中堵塞隔膜孔的傾向較低。

鍍膜後膜片具有良好的穩定性。 即使溫度比較高，也不易收縮變形而造成短路。 由清華大學材料與材料學院南策文課題組技術支持的江蘇清濤能源有限公司在這方面具有一定的代表性。 工作時，隔膜如下圖所示。

電解液

電解液對快充鋰離子電池的性能影響很大。 為保證電池在快速充電和大電流下的穩定性和安全性，電解液必須滿足以下特性：A）不能分解，B）高導電性，C）對正負極材料呈惰性。 反應或溶解。

如果要滿足這些要求，關鍵是要使用添加劑和功能性電解質。 例如，三元快充電池的安全性受其影響較大，需要在其中加入各種抗高溫、阻燃、抗過充添加劑，在一定程度上提高其安全性。 鈦酸鋰電池的老難問題，高溫脹氣，也不得不通過高溫功能電解液來改善。

電池結構設計

典型的優化策略是堆疊 VS 繞組類型。 堆疊式電池的電極相當於並聯關係，捲繞式相當於串聯。 所以前者的內阻小很多，更適合功率型。 場合。

此外，還可以在極耳的數量上下功夫，解決內阻和散熱問題。 此外，使用高電導率的電極材料、使用更多的導電劑、塗覆更薄的電極也是可以考慮的策略。

總之，影響電池內部電荷運動的因素和電極孔的插入速度都會影響鋰離子電池的快速充電能力。

主流廠商快充技術路線概覽

寧德時代

在正極方面，寧德時代研發了“超級電子網絡”技術，使磷酸鐵鋰具有優異的導電性； 在負極石墨表面，採用“快離子環”技術對石墨進行改性，改性石墨兼顧了超快充和高能量密度的特點，負極不再有過多的by-產品在快充過程中，使其具有4-5C的快充能力，實現10-15分鐘的快充和充電，並能保證系統級能量密度70wh/kg以上，實現10,000次循環壽命。

在熱管理方面，其熱管理系統充分識別了固定化學系統在不同溫度和SOC下的“健康充電間隔”，大大拓寬了鋰離子電池的工作溫度。

沃特瑪

沃特瑪最近不太好，先說技術吧。 Waterma 使用粒徑較小的磷酸鐵鋰。 目前市場上常見的磷酸鐵鋰粒徑在300~600nm之間，而Waterma只使用100~300nm的磷酸鐵鋰，所以鋰離子會有越快的遷移速度，電流可以越大充電和放電。 對於電池以外的系統，加強熱管理系統和系統安全的設計。

微功率

早期，威宏動力選擇鈦酸鋰+尖晶石結構的多孔複合碳作為負極材料； 為防止快充過程中大功率電流對電池安全的威脅，威宏動力結合不燃燒電解液、高孔高透膜技術和STL智能熱控液技術，確保電池安全當電池快速充電時。

2017年發布新一代高能量密度電池，採用大容量、大功率錳酸鋰正極材料，單次能量密度170wh/kg，實現15分鐘快充。 目標是考慮到生命和安全問題。

珠海銀隆

鈦酸鋰負極以其寬廣的工作溫度範圍和大的充放電倍率而著稱。 具體的技術方法沒有明確的數據。 與展會工作人員交談，據說其快充可以達到10C，壽命20,000萬次。

快充技術的未來

電動汽車的快充技術究竟是歷史走向還是曇花一現，其實現在眾說紛紜，沒有定論。 作為解決里程焦慮的替代方法，它與電池能量密度和整車成本在同一平台上考慮。

能量密度和快充性能，在同一個電池中，可以說是兩個不相容的方向，無法同時實現。 追求電池能量密度是目前的主流。 當能量密度足夠高，車輛的電池容量足夠大，防止所謂的“里程焦慮”時，對電池倍率充電性能的需求就會降低； 同時，如果電池功率大，如果每千瓦時的電池成本不夠低，那麼有必要嗎？ 丁克茂買電夠“不著急”，需要消費者做出選擇。 如果你仔細想想，快速充電是有價值的。 另一個觀點是快速充電設施的成本，這當然是整個社會推動電氣化成本的一部分。

快充技術能否大規模推廣，快速發展的能量密度和快充技術，以及降低成本的兩項技術，可能對其未來起到決定性的作用。