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了解快速充電的威力!揭秘寧德時代超級快充技術(shù)

2018-04-20 10:12:20 搜狐 點擊數(shù):

【搜狐汽車E電園】(文:高超)當(dāng)前,純電動汽車大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化所面臨的第一大障礙,就是“里程焦慮”的問題。對于純電動汽車而言,電池系統(tǒng)的充放電性能是決定車輛實際使用性能的重要指標(biāo)。尤其是充電性能的好壞直接關(guān)系到車主的用車時間成本。相信各位電動車車主都感受過,在寒冷的冬季凍在車?yán)锝o車輛充電的經(jīng)歷吧?如何能夠?qū)崿F(xiàn)電動車的快速充電,讓新能源用戶也能感受到手機一般的“充電五分鐘,通話兩小時”的便捷享受呢?

近日,寧德時代新能源科技股份有限公司(簡稱CATL)在快速充電技術(shù)方面有了新的突破,他們推出了EnerSpeedy超級快充電池。該電池能量密度為190Wh/kg,可在15分鐘內(nèi)完成100%充電,確保電動汽車300公里的續(xù)航里程。為此,我們請來了CATL快充項目負(fù)責(zé)人王升威來為大家介紹一下,什么是快充?而快充技術(shù)的原理是什么?技術(shù)難點在哪里?相信會讓大家對此項技術(shù)有一個全新的認(rèn)識。

在文章的前半部分我們先來了解一下,關(guān)于快充技術(shù)的知識,而后半部分我們則重點解答一下網(wǎng)友們關(guān)于快充技術(shù)的相關(guān)問題,好了讓我們言歸正傳,馬上開始今天的話題。

1、什么是快充技術(shù)?

什么是電動車的快充技術(shù)?了解這項技術(shù)之前我們需要先知道一個專業(yè)名詞叫:C!C。其中的 C 指的是充電倍率,可以簡單理解為充、放電的速率。鋰離子電池的充放電倍率,決定了我們可以以多快的速度,將一定的能量存儲到電池里面,或者以多快的速度,將電池里面的能量釋放出來。

舉個例子, 1C 的電流,從滿電到放電完全是用 1/1=1小時 ; 2C=1/2小時 ,也就是 30 分鐘;4C,則耗時 15 分鐘。

快充和慢充是相對的概念。業(yè)界普遍認(rèn)為,電動汽車快充是指充電電流大于 1.6C 的充電方式,也就是從 0% 充電到 80% 時間小于 30 分鐘的技術(shù)。

2、快充傷電池有沒有科學(xué)依據(jù)?傷害的后果是什么?

每一個相同設(shè)計的電池,都存在著“健康充電區(qū)間”,而快充電池的化學(xué)體系是經(jīng)過特殊優(yōu)化的,其“健康充電區(qū)間”比慢充電池的大,所能承受的充電電流自然比慢充電池要大。

因此,如果使用經(jīng)過體系優(yōu)化的快充電池,其壽命是不會受到影響的。但是,如果強制將慢充電池當(dāng)作快充電池使用的話,由于充電電流超過了慢充電池的健康充電區(qū)間,電池會受到比較大的傷害,壽命就會大大縮短。

CATL經(jīng)過多年研究發(fā)現(xiàn),健康充電區(qū)間跟兩個因素相關(guān),一個是溫度,一個是SOC,(荷電狀態(tài),電壓的高低)。所以只要識別每一個電池的健康充電區(qū)間,在范圍內(nèi)進行快充。既可以實現(xiàn)快速充電,又不會傷害它。

3、電池快充技術(shù)的攔路虎

我們可以把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅,搖椅的兩端為電池的兩極,而鋰離子就像優(yōu)秀的運動健將,在搖椅的兩端來回奔跑。

充電時,電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經(jīng)過電解液運動到負(fù)極。作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu),它有很多微孔,以供到達負(fù)極的鋰離子嵌入。嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。

快充時,鋰離子需要加速瞬時嵌入到負(fù)極。這對負(fù)極的快速接收鋰離子的能力挑戰(zhàn)很大。普通化學(xué)體系的電池在快充時負(fù)極會出現(xiàn)副產(chǎn)物,影響電芯的循環(huán)和穩(wěn)定性。

所以,鋰電池快充的技術(shù)的核心就是在不影響電芯壽命和可靠性的前提下,通過化學(xué)體系和設(shè)計優(yōu)化,加速鋰離子在正負(fù)極移動的速度。

4、溫度對電池快充技術(shù)的影響

低溫

CATL提出了兩種電池保護策略,一是分溫度區(qū)間充電。BMS識別當(dāng)前的溫度、電壓,低溫下反饋出最佳的充電電流,在電池的“健康充電區(qū)間”內(nèi)充電,更好地保護電池。二是利用水熱系統(tǒng),低溫下為電芯加熱,待電芯溫度達到要求,即可開啟快充模式,做到低溫下“健康的”快充。

高溫

同樣,電池也需要避免高溫的影響,因為它本身存在氧化還原反應(yīng),溫度越高反應(yīng)越劇烈??斐浔旧頃l(fā)熱,需避免快充電池自身發(fā)熱帶來更惡化的高溫發(fā)熱的現(xiàn)象。因此,快充一定要加一個水冷系統(tǒng),把溫度控制在最佳溫度區(qū)間。

所以CATL研究的重點在于怎么識別不可逆反應(yīng)的速度,在“健康充電區(qū)間”范圍內(nèi)進行快充,就可以既實現(xiàn)快速充電,又可以不讓電池受到快充的損害,做到快充和長循環(huán)壽命兼顧。

5、關(guān)于快充技術(shù),CATL有獨門秘籍!

前文中我們提到了寧德時代的EnerSpeedy超級快充電池,下面我們就來著重了解一下此項新技術(shù)。我們知道鋰離子在正/負(fù)極的擴散和移動,跟百米賽跑一樣。我們希望跑道要足夠的寬,不要相互擁擠。如何拓寬通道呢?

為此,在負(fù)極石墨表面,CATL采用了“快離子環(huán)”技術(shù),相當(dāng)于在石墨表面打造一圈高速跑道,極大地加快鋰離子在石墨層的嵌入,修飾后的石墨兼顧超級快充和高能量密度的特性。

快充時負(fù)極不再出現(xiàn)副產(chǎn)物,大大提高鋰離子在石墨層的嵌入速度,使其具備4-5C快充能力,實現(xiàn) 10-15分鐘快速充電。

另外,電池內(nèi)部的散熱速率,也是影響倍率性能的一個重要因素。如果散熱速率慢,大倍率充放電時所積累的熱量無法傳遞出去,會影響鋰離子電池的可靠性和壽命。

CATL當(dāng)前開發(fā)的快充產(chǎn)品,搭載自主研發(fā)的熱管理系統(tǒng),能充分識別固定化學(xué)體系在不同溫度和SOC下的“健康充電區(qū)間”,極大拓寬鋰電池的運營溫度區(qū)間。

遇到南方酷暑的夏天時,電池系統(tǒng)自動發(fā)出降溫需求,啟動水冷系統(tǒng)給電芯降溫,真正做到“全氣候”的快充。

當(dāng)電池處于北方寒冷的冬天時,水熱系統(tǒng)在低溫下為電芯加熱,待電芯溫度達到要求,即開啟快充模式。

目前,CATL 超級鐵鋰快充產(chǎn)品已經(jīng)批量應(yīng)用在商用車領(lǐng)域,可實現(xiàn) 10 分鐘內(nèi)充滿 85% ,循環(huán)壽命高達 10000 次以上。已有 2600 余臺搭載 CATL 超級快充產(chǎn)品的電動大巴在市場上運行,運行狀態(tài)良好,得到了整車企業(yè)和公交用戶的好評。

乘用車的快充技術(shù)也能實現(xiàn)35km續(xù)航、15分鐘內(nèi)完成充電。目前多家乘用車企業(yè)正與 CATL 開展快充產(chǎn)品研發(fā)合作。

了解了快充技術(shù)的基礎(chǔ)知識和當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀,我們再來給大家做個小科普,回答幾個網(wǎng)友最關(guān)心的問題。

1、為什么我的車快充充不進去電呢?

如果快充充電出現(xiàn)充不進去或跳槍,可能有多方面原因,受充電樁影響也很大。

例如:1.充電樁低壓供電不穩(wěn),或因故障導(dǎo)致輸出電壓過高或過低,會導(dǎo)致跳槍;如果充電樁不能穩(wěn)定輸出大電流,則可能引發(fā)保護跳槍。

2.快充開始或結(jié)束時,需要電流快速爬升或下降,如果充電樁不能迅速響應(yīng),則可能被診斷為充電樁故障,電池主動斷開電路。

3.快充電池本身,如果電池管理系統(tǒng)故障,或冬季未熱車溫度過低,也會充不進電或跳槍。

1、每天充電多少次最佳?充到多少對電池最好呢?

使用快充的頻次(每周或每天的快充次數(shù))

這并沒有嚴(yán)格的限制,取決于用戶應(yīng)用場景。出租車公司購買了電動汽車,將電動汽車作為生產(chǎn)資料,對充電的速度有嚴(yán)格的需求,所以上不封頂。出租車用戶平均每天充電一到兩次。而大部分的車主每日的行駛里程在50公里以內(nèi),一般使用慢充??斐鋵λ郊臆囍鱽碚f,一般是以應(yīng)急充電為主。

2、快充充到80%是不是對電池的傷害???

電池有個有效容積,一般達到了80%就達到了有效容積。如果每次都讓電池充滿,電池會處于一個滿負(fù)荷的工作狀態(tài),長此以往電池會很疲憊,對于快充最后涓流的部分可以不要,因為充電到最后時電流會很小,由于不是恒壓,此時的電壓還會很大,因此最后充電的效率很低,不如每次只讓電池吃到八分飽,這樣反而電池會處于一個很健康的狀態(tài),這和人吃飯是一個道理。

編輯總結(jié):

毫無疑問,快充是目前能夠有效解決電動汽車?yán)m(xù)航問題的最佳方法,也是未來幾年各大新能源廠商角逐的主要戰(zhàn)場。CATL寧德時代在這方面已經(jīng)成為了該領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物,而未來的高速充電技術(shù)將是新能源行業(yè)開發(fā)的重點,希望各個企業(yè)都能夠推出各自在性能與品質(zhì)方面優(yōu)秀產(chǎn)品。而對于普通用戶來說,更加合理的使用好自己的新能源車,了解電池系統(tǒng)的特性是關(guān)鍵,這樣才能在未來的用車方面更加便利,更好的體驗

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