隨著(zhù)動(dòng)力電池能量密度的不斷提升和成本的不斷降低,電動(dòng)汽車(chē)的續航里程也在不斷增加,今年推出的電動(dòng)汽車(chē)的續航里程普遍超過(guò)400km,部分中高端車(chē)型續航里程達到500km以上,基本上滿(mǎn)足日常通勤需求。因此充電速度也就成為了新能源汽車(chē)推廣應用的主要障礙,縮短充電時(shí)間能夠更好的提升電動(dòng)汽車(chē)的使用體驗,對于推廣電動(dòng)汽車(chē)具有重要的意義。
減少電動(dòng)汽車(chē)的充電時(shí)間通常有兩種措施:1)一種是通過(guò)提升充電速度,縮短充電所需的時(shí)間,這也是目前多數新能源汽車(chē)所采用的策略;2)第二種是通過(guò)更換電池組的方式將空電的電池組快速更換為滿(mǎn)電電池組,這種策略通常會(huì )應用在出租車(chē)等營(yíng)運車(chē)輛上。

提升充電速度雖然會(huì )帶來(lái)充電時(shí)間上的縮短,但是過(guò)高的充電速度也會(huì )導致電池的衰降速度加快,影響電動(dòng)汽車(chē)的使用壽命。近日,英國帝國理工大學(xué)的Anna Tomaszewska(第一作者,通訊作者)、Xuning Feng(通訊作者)和清華大學(xué)的歐陽(yáng)明高院士等從材料層面到系統層面全方位的對鋰離子電池快充的影響因素、衰降機理和解決方法進(jìn)行了回顧和綜述。
鋰離子電池主要由正極、負極、隔膜和電解液等部分構成,在充電的過(guò)程中Li+從正極脫出,經(jīng)過(guò)電解液擴散到負極,因此整個(gè)過(guò)程中可能影響鋰離子電池充電速度的因素主要有3個(gè):1)Li+在固相中的擴散;2)Li+在固/液界面反應;3)Li+在電解液中的擴散,包括溶劑化和去溶劑化。在快速充的過(guò)程中正極衰降和正極界面膜(CEI)的生長(cháng)通常不是限制因素,而負極由于動(dòng)力學(xué)條件相對比較差,因此在快速充電的過(guò)程中容易發(fā)生析鋰,進(jìn)而減少負極可供Li+嵌入的有效面積,造成電池性能的劣化。 |