快充會影響電池壽命嗎?

時間 2021-05-30 21:09:59

1樓:皆電

快充究竟傷不傷電池呢?要解答這個問題,我們得先弄明白電池的壽命。

大部分人有乙個誤解,認為鋰電池的壽命就是看充電的次數。其實不然,電池的壽命取決於電池的『完全充放迴圈次數』。它是指電池完成一次100%用電/充電的完整過程,譬如『電池從滿電到用光,然後一次性從0%充至100%』這是一次完整充放迴圈,『充一點用一點,分兩次從30%充到80%』也是一次完整充電迴圈。

於是我們有了乙個基礎共識——在除去其他條件下的影響下,電池的壽命是固定的,且足以覆蓋車輛的生命週期。作為現在電動車的主流配置,三元鋰電池的理論迴圈壽命在1500次左右,磷酸鐵鋰的壽命更長,理論可達2000次。

但是理想和現實總是有差距,在實際使用中,有諸多的因素都在加快電池的損耗,包括溫度、過充過放以及快充。

弄明白電池的壽命,我們接下來就說快充的原理。

其它種類的電池(如燃料電池),工作時會發生轉化(Conversion)化學反應,伴隨著物質的轉化而釋放能量。但是鋰電池採用的是非常獨特的鋰嵌入(Intercalation)化學反應,我們可以將電池內部視作乙個泳池:充放電時,鋰離子在正極與負極之間游來游去。

鋰電池中的正極為鋰化合物,負極為石墨。充電時,在電場作用下,鋰離子嵌入到負極的石墨碳層微孔,儲存能量;放電時,電解液發生反應,這些帶電荷的鋰離子從負極脫嵌流向正極,使其處於富鋰狀態,這個過程形成電流供電。

理想狀態下,只要正負極材料的化學結構不發生變化,鋰離子電池就能保證長時間、多次數迴圈,達到理想的工作壽命。

但是!快充之所以快,就是強行使鋰離子快速從正極嵌出並嵌入負極,增大鋰離子的流量與速度。

快充時,由於鋰離子在電極顆粒內部的遷移速率小於其表面發生的電化學反應速率,因此會引起電極的濃差極化現象,使得正負極電極電勢差偏離平衡電勢。在電流很大時,電極負極(石墨)表面的一層半透膜 (SEI 膜——類似於隔離牆的存在,將電極材料和電解液分開,避免其發生反應)會開始發生破裂,隨後電極材料和電解液產生反應,電極材料被破壞。

持續快充,電極處的離子濃度進一步公升高,極化加劇。電極材料破壞越嚴重,能夠儲存的鋰離子就越少,可逆性變低,電池的容量就會出現衰減。同時,大電流充電,內阻的增大會導致發熱以及其它副反應,如電解液的反應分解、產氣等問題。

這是短期的影響,再看長期的影響。

快充帶來的發熱量與發熱不均勻,會成為電池熱失控(Thermal Runaway)的潛在誘因,當然,這個鏈式反應存在溫度臨界點。通常來說,為了安全,電池的溫度零界點一般都非常高。但是快充的另乙個負面效果——析鋰效應(Li Plating)會降低這個溫度零界點。

前面說到,鋰電池是基於鋰嵌入反應(Intercalation)而設計的,當負極電流過大或溫度過低時,負極電位低於Li/Li+參考電極的電位,就會產生本不應該出現的鋰轉化(Conversion)反應,產生金屬鋰,這就是所謂的析鋰(Li Plating)。

長時間析鋰後,電池內部的鋰會形成像樹枝狀的結構,俗稱鋰枝晶。讓我們看看它的樣子:

以前的主流學說認為,鋰枝晶會刺破電池導致短路(Internal Short Curcuit),但是這個說法現在受到不少質疑,而替代的理論是,鋰枝晶的樹狀結構會導致電池的臨界溫度大幅降低,進而使熱失控風險增加。

也就是說,快充時的熱效應提高了電池溫度、析鋰效應降低了臨界溫度,兩種負面效果裡應外合,增加了熱失控的風險。

總之,快充一定程度上緩解了充電的煩惱,但也不要過分依賴快充。慢充為主,快充為輔,是更加健康的選擇。

最後,舉乙個可能不太恰當的比喻:低電量的電池就像是虛弱的病人,慢充就好比給病人喝瘦肉湯,讓他自己慢慢消化、吸收營養;快充就是直接往病人的靜脈注射葡萄糖,讓他快速回覆元氣。但是我們都知道,我們沒病的時候,都是正常吃飯喝湯,而不是天天掛葡萄糖。

2樓:

實際上鋰離子電池按照不同的正負極材料等,分為很多種。籠統的說是還是否,都是不正確的。

鋰離子電池快衝(ω)hiahiahia

3樓:

雖然沒有資料可查,但快充是否影響壽命有個邏輯辯證關係。

因為鋰電池不是新生事物,並且大電壓充電監控也不是技術難關,各種科學家研究鋰電池的時候不可能不評估高壓充電對鋰電池的影響。而長達一二十年間並沒有出現用高電壓充電鋰電池的應用。這時候暫且可以認為科學家對於鋰電池的充電電壓在某些實驗資料的基礎上進行了保守評估。

而近兩年手機螢幕越來越大,鋰電池的容量越來越大,這時候就有了充電時間和電池壽命的矛盾。動不動就兩三個小時充電時間人們已經無法接受,這時候就會出現即使損失一定電池壽命也要減少充電時間的需求,畢竟手機更新換代非常快。

總之一句話,倘若鋰電池可以進行9v甚至12V的充電也不會影響壽命,那麼不可能出現這種現象就是鋰電池研究了幾十年今天才把這個技術投入市場。

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