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深度解析:国内快充技术现状及对电池的影响?

导读: 快充对于电池、汽车、电网的要求非常高,个人认为相比之下,慢充更靠谱。

  近年来,在能源转型、汽车产业弯道超车、减少化石能源依赖、治理环保的综合考虑下,我国开始大力发展动力电池和新能源汽车相关产业。国家在此方面投入了大量的人力物力财力,从科研支撑到汽车配套政策再到补贴优惠都做足了文章。在这样的大背景下,中国的动力电池相关行业迅速发展,电动汽车也开始让大家熟悉起来。随着对电动汽车的了解的增多,人们开始对于电动汽车有了越来越高的期待:期待它可以像汽油车一样便宜,一样加一次油/充一次电跑600公里,一样一次加油/充电只需要几分钟等等……在这样的期待下,科研界和工业界一直在努力向着这些方向努力。然而近几年来,细心的朋友可能发现,类似的“几分钟充满电”、“颠覆性”、“中东完了”的“大新闻”铺天盖地,但是真正算的上让人耳目一新又真正改变或即将影响我们生活的实质性进展却又没那么多。在本文中,笔者将重点以快充(比如X分钟充满电)这一视角切入,分析快充相关技术发展的现状与问题,以及相关新闻炒作的由来,供大家更好地理解快充,也可以更好地理解动力电池行业与新能源汽车行业。

  什么是快充?大家为什么如此关注快充?

  如果我们通俗的下定义,当然就是给电动汽车(的电池)用比较快的速率来充电。当然在这里,多快算快充,多快不算之间恐怕就没有那么明确的区分点了。但是对于一般的电池/电动汽车来讲,目前公认的快充有Tesla的super charge,大约半小时可以充80%的电,以及其它几种汽车,大概是2~3小时级。那么在这里,可以先粗略定义一下,对于电动汽车来说,快充就是小时级左右时间能充满电的制度。

  而相对比,电动汽车的慢充常常长达6小时以上,因此为了想要慢充,停车过夜慢慢充电常常是必须的选择。而实际上,慢充电池也是具有电化学行业经验的人常常建议大家做的事情:简单说就是快充对于电池的质量要求很高,而且大电流下电池的反应条件过于苛刻剧烈,偏离平衡态较远,对于电池的寿命有较大的损失,安全系数会明显下降,因此没有必要的时候尽量少做。而慢充就可以很好的避免这些问题。

  说到这里,笔者想加一句,其实对于手机电池,快充造成的影响基本也一样,只不过区别在于,手机这样的消费电子品淘汰快,一个手机里的电池也只值十到几十块钱,坏了大不了换,对你没什么大损失,所以手机电池用起来怎么开心怎么来就好了;而对于汽车,一辆汽车上的电池动辄价值万元,用坏了一会造成危险,二会贬值,三会影响续航,所以对于电动汽车的电池,真的应该认真使用,因为和手机完全不在一个量级上。

  然而社会上的大多数人毕竟不是电化学专业出身,很多人对于汽车、电化学、电网相关的基本信息了解甚少。在对电动汽车的期待、电池的一些进展容易被外行曲解、资本方希望热炒动力电池新能源题材等诸多因素交织下,快速充电方面形成了一个又一个的大新闻。接下来,笔者将对这几个因素进行分析,指明这些新闻产生的原因。

  为什么快充新闻多?因为电池性能里单纯提升充电速度相对比较容易。

  首先用自问自答的形式展开此部分。电池其实有几大核心要素,安全性,成本,能量密度,功率密度等,其中能量和功率密度常常是鱼与熊掌不可兼得的。能量密度高的电池,活性物质涂的厚,导电剂用的少,相应的在高功率的时候工作能力就差一些;而功率密度高的电池恰好相反。此时大家就可能问了,那为什么能量密度提高的新闻相比之下少很多呢?

对于电池来说,往往鱼与熊掌不可兼得

  很简单,因为能量密度在现有的电化学体系下,都是有理论上限值的,我们能做的就是不断逼近极限,而不可能超过,这是科学和自然规律。比如现在的NCA18650电池大概是220WH/kg基本就是接近极限的数据。想再提高?有些难,可能换材料体系,比如负极用硅是一个更好的选择。然而功率密度就不一样了,如果你把能量密度牺牲一些,功率密度自然可以有所提高,而如果无限制的把材料纳米化,导电剂多加,做的材料够小够少,功率密度自然很容易再创新高,这就是我们看到的诸多纳米材料性能突破的新闻的由来,但是这很多是靠牺牲其它性能得来的,新闻里往往报喜不报忧。当然了,如果把这些材料落实到量产的电池上,要是真的只是考虑功率密度一个特性而不过多的强调其它性能,那这类电池做出来其实并没有大家想像的困难:以最近的一款新上市的某快充型充电宝为例,此电池自始至终都没说自己一节电池容量是多少,能量密度是多少Wh/kg,只是一直在强调自己可以快充充满——的确,如果自己把能量密度都牺牲了用来达到功率密度的提升,当然可以很快充满了,这算不上什么技术上的大进步。

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