锂离子电池被称为“摇椅式”电池。 带电离子在正负极之间移动，实现电荷转移，为外部电路供电或由外部电源充电。

在具体的充电过程中，外部电压加在电池的两极上，锂离子从正极材料中脱出，进入电解液。 同时，多余的电子通过正极集电器，通过外电路移动到负极； 锂离子在电解液中。 它从正极移动到负极，穿过隔膜到达负极； 穿过负极表面的SEI膜嵌入负极的石墨层状结构中并与电子结合。

在离子和电子的整个运行过程中，影响电荷转移的电池结构，无论是电化学的还是物理的，都会影响快充性能。

电池各部分快速充电的要求

关于电池，要想提高动力性能，必须在电池的各个环节上下功夫，包括正极、负极、电解液、隔板、结构设计等。

正极

事实上，几乎所有的正极材料都可以用来制作快充电池。 要保证的重要性能包括导电性（降低内阻）、扩散（确保反应动力学）、寿命（不解释）和安全性（不解释）、适当的加工性能（比表面积不应太大）大以减少副反应和服务安全）。

当然，每个具体的材料要解决的问题可能不同，但是我们常见的正极材料可以通过一系列的优化来满足这些要求，但是不同的材料也是不同的：

A、磷酸铁锂可能更注重解决导电性和低温问题。 进行碳包覆，适度纳米化（注意是适度，越细越好绝对不是简单的逻辑），在粒子表面形成离子导体是最典型的策略。

B、三元材料本身具有较好的导电性，但其反应性太高，所以三元材料很少进行纳米级工作（纳米化并不是改善材料性能的灵丹妙药，尤其是在电池领域有时国内有很多反用途），更注重安全性和抑制副反应（与电解液）。 毕竟，目前三元材料的寿命在于安全，近期电池安全事故也时有发生。 提出更高的要求。

C、锰酸锂在使用寿命方面更重要。 市场上也有很多锰酸锂基快充电池。

负极

当锂离子电池充电时，锂会迁移到负极。 快速充电和大电流引起的过高电位会导致负极电位更负。 此时，负极快速接受锂的压力会增加，产生锂枝晶的倾向会增加。 因此，负极不仅要满足快速充电时的锂扩散。 锂离子电池的动力学要求还必须解决锂枝晶增加趋势带来的安全问题。 因此，快充核心的重要技术难点是锂离子在负极的嵌入。

A、目前市场上占主导地位的负极材料仍然是石墨（约占90%的市场份额）。 根本原因是价格便宜，石墨的综合加工性能和能量密度都比较好，缺点比较少。 . 当然，石墨负极也存在问题。 表面对电解液比较敏感，锂嵌入反应具有很强的方向性。 因此，努力提高石墨表面的结构稳定性，促进锂离子在基体上的扩散具有重要意义。 方向。

B、硬碳和软碳材料近年来也有了很大的发展：硬碳材料的嵌锂电位高，材料内部有微孔，所以反应动力学好； 而软碳材料与电解液的相容性好，MCMB材料也很有代表性，但硬碳材料和软碳材料普遍效率低，成本高（想象石墨同样便宜，恐怕不是从工业角度看很有希望），所以电流消耗远小于石墨，更多地用于一些特殊电池上。

C.钛酸锂怎么样？ 简单来说：钛酸锂的优点是功率密度高，安全，缺点明显。 能量密度很低，按Wh计算成本高。 因此，钛酸锂电池的观点是在特定场合具有优势的有用技术，但不适用于许多对成本和续航里程要求较高的场合。

D、硅负极材料是一个重要的发展方向，松下新型18650电池已经开始了此类材料的商业化进程。 然而，如何在追求纳米性能与电池行业相关材料的一般微米级要求之间取得平衡，仍然是一个更具挑战性的任务。

隔膜

对于动力型电池，大电流运行对其安全性和寿命提出了更高的要求。 隔膜涂层技术是无法绕过的。 陶瓷涂层隔膜因其高安全性和消耗电解液中杂质的能力而被迅速推出。 尤其是提高三元电池安全性的效果尤为显着。

目前用于陶瓷隔膜的最重要的系统是在传统隔膜的表面涂覆氧化铝颗粒。 一种比较新颖的方法是在隔膜上涂覆固体电解质纤维。 此类膜片内阻较低，纤维相关膜片的机械支撑效果较好。 非常好，在使用过程中堵塞隔膜孔的倾向较低。

镀膜后膜片具有良好的稳定性。 即使温度比较高，也不易收缩变形而造成短路。 由清华大学材料与材料学院南策文课题组技术支持的江苏清涛能源有限公司在这方面具有一定的代表性。 工作时，隔膜如下图所示。

电解液

电解液对快充锂离子电池的性能影响很大。 为保证电池在快速充电和大电流下的稳定性和安全性，电解液必须满足以下特性：A）不能分解，B）高导电性，C）对正负极材料呈惰性。 反应或溶解。

如果要满足这些要求，关键是要使用添加剂和功能性电解质。 例如，三元快充电池的安全性受其影响较大，需要在其中加入各种抗高温、阻燃、抗过充添加剂，在一定程度上提高其安全性。 钛酸锂电池的老难问题，高温胀气，也不得不通过高温功能电解液来改善。

电池结构设计

典型的优化策略是堆叠 VS 绕组类型。 堆叠式电池的电极相当于并联关系，卷绕式相当于串联。 所以前者的内阻小很多，更适合功率型。 场合。

此外，还可以在极耳的数量上下功夫，解决内阻和散热问题。 此外，使用高电导率的电极材料、使用更多的导电剂、涂覆更薄的电极也是可以考虑的策略。

总之，影响电池内部电荷运动的因素和电极孔的插入速度都会影响锂离子电池的快速充电能力。

主流厂商快充技术路线概览

宁德时代

在正极方面，宁德时代研发了“超级电子网络”技术，使磷酸铁锂具有优异的导电性； 在负极石墨表面，采用“快离子环”技术对石墨进行改性，改性石墨兼顾了超快充和高能量密度的特点，负极不再有过多的by-产品在快充过程中，使其具有4-5C的快充能力，实现10-15分钟的快充和充电，并能保证系统级能量密度70wh/kg以上，实现10,000次循环寿命。

在热管理方面，其热管理系统充分识别了固定化学系统在不同温度和SOC下的“健康充电间隔”，大大拓宽了锂离子电池的工作温度。

沃特玛

沃特玛最近不太好，先说技术吧。 Waterma 使用粒径较小的磷酸铁锂。 目前市面上常见的磷酸铁锂粒径在300~600nm之间，而Waterma只使用100~300nm的磷酸铁锂，所以锂离子会有越快的迁移速度，电流可以越大充电和放电。 对于电池以外的系统，加强热管理系统和系统安全的设计。

微功率

早期，微宏动力选择钛酸锂+尖晶石结构的多孔复合碳作为负极材料； 为防止快充时大功率电流对电池安全造成威胁，威宏动力结合不燃烧电解液、高孔隙率高渗透隔膜技术和STL智能热控液技术，确保电池安全当电池快速充电时。

2017年发布新一代高能量密度电池，采用大容量、大功率锰酸锂正极材料，单次能量密度170wh/kg，实现15分钟快充。 目标是考虑到生命和安全问题。

珠海银隆

钛酸锂负极以其宽广的工作温度范围和大的充放电倍率而著称。 具体的技术方法没有明确的数据。 与展会工作人员交谈，据说其快充可以达到10C，寿命20,000万次。

快充技术的未来

电动汽车的快充技术究竟是历史走向还是昙花一现，其实现在众说纷纭，没有定论。 作为解决里程焦虑的替代方法，它与电池能量密度和整车成本在同一平台上考虑。

能量密度和快充性能，在同一个电池中，可以说是两个不相容的方向，无法同时实现。 追求电池能量密度是目前的主流。 当能量密度足够高，车辆的电池容量足够大，防止所谓的“里程焦虑”时，对电池倍率充电性能的需求就会降低； 同时，如果电池功率大，如果每千瓦时的电池成本不够低，那有没有必要呢？ 丁克茂买电够“不着急”，需要消费者做出选择。 如果你仔细想想，快速充电是有价值的。 另一个观点是快速充电设施的成本，这当然是整个社会推动电气化成本的一部分。

快充技术能否大规模推广，快速发展的能量密度和快充技术，以及降低成本的两项技术，可能对其未来起到决定性的作用。