“充電焦慮”和“裏程焦慮”是純電動汽車大規模產業化麵臨的一大障礙。在近日召開的2019世界新能源汽車大會上，一項名為“高比能快充鋰離子電池”的技術獲得了全球新能源汽車創新技術獎。

　　該技術突破了石墨體係不能快速充電的技術瓶頸
，在保持高能量密度
、高安全性、長壽命等優點基礎上，可在15分鍾內完成100%充電，確保電動汽車300公裏的續航裏程。

　　這一技術的秘訣何在
，如何能夠在實現電動車快速充電的同時

，也讓新能源用戶感受到類似手機一樣的“充電五分鍾，通話兩小時”的便捷？

　　目前業界的快充方式均有弊端

　　眾(zhong)所(suo)周(zhou)知(zhi)，對(dui)於(yu)純(chun)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)而(er)言(yan)
，電(dian)池(chi)係(xi)統(tong)的(de)充(chong)放(fang)電(dian)性(xing)能(neng)是(shi)決(jue)定(ding)車(che)輛(liang)實(shi)際(ji)使(shi)用(yong)效(xiao)果(guo)的(de)重(zhong)要(yao)指(zhi)標(biao)。高(gao)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)和(he)快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)能(neng)力(li)不(bu)僅(jin)是(shi)各(ge)動(dong)力(li)電(dian)池(chi)廠(chang)商(shang)不(bu)斷(duan)努(nu)力(li)開(kai)發(fa)的(de)技(ji)術(shu)方(fang)向(xiang)
，更(geng)是(shi)新(xin)能(neng)源(yuan)技(ji)術(shu)的(de)核(he)心(xin)領(ling)域(yu)。

　　“鋰離子電池又被稱為搖椅電池。”寧德時代新能源科技股份有限公司(以下簡稱寧德時代)科ke研yan項xiang目mu主zhu管guan程cheng曉xiao燕yan告gao訴su科ke技ji日ri報bao記ji者zhe，搖yao椅yi的de兩liang端duan為wei電dian池chi的de兩liang極ji，鋰li離li子zi在zai搖yao椅yi的de兩liang端duan來lai回hui奔ben跑pao。充chong電dian時shi，鋰li離li子zi從cong電dian池chi的de正zheng極ji經jing過guo電dian解jie液ye移yi動dong到dao負fu極ji。作zuo為wei負fu極ji的de石shi墨mo呈cheng層ceng狀zhuang結jie構gou

，鋰li離li子zi通tong過guo層ceng間jian嵌qian入ru到dao石shi墨mo中zhong,嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。

　　衡量電動車充電效率的一個關鍵指標是充放電倍率（C）。充放電倍率，可以簡單理解為充、放(fang)電(dian)的(de)速(su)率(lv)。鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)充(chong)放(fang)電(dian)倍(bei)率(lv)，決(jue)定(ding)了(le)我(wo)們(men)可(ke)以(yi)以(yi)多(duo)快(kuai)的(de)速(su)度(du)，將(jiang)一(yi)定(ding)的(de)能(neng)量(liang)存(cun)儲(chu)到(dao)電(dian)池(chi)裏(li)麵(mian)
，或(huo)者(zhe)以(yi)多(duo)快(kuai)的(de)速(su)度(du)，將(jiang)電(dian)池(chi)裏(li)麵(mian)的(de)能(neng)量(liang)釋(shi)放(fang)出(chu)來(lai)。例(li)如(ru)
，額(e)定(ding)容(rong)量(liang)為(wei)100安時的電池用20安放電時，其放電倍率為0.2C，所用的容量1小時放電完畢，稱為1C放電
；5小時放電完畢
，則稱為0.2C放電。

　　業界普遍認為
，電動汽車快充是指充電倍率大於1.6C的充電方式，也就是從0%充電到80%時間小於30分鍾的技術。

　　顧gu名ming思si義yi，要yao縮suo短duan充chong電dian時shi間jian，就jiu要yao不bu斷duan提ti高gao充chong放fang電dian倍bei率lv。快kuai充chong技ji術shu的de核he心xin，就jiu是shi通tong過guo化hua學xue體ti係xi和he設she計ji優you化hua，加jia速su鋰li離li子zi在zai正zheng負fu極ji間jian移yi動dong的de速su度du。但dan是shi
，在zai研yan發fa快kuai充chong技ji術shu時shi光guang考kao慮lv速su度du還hai不bu行xing。

　　kuaichongshi
，lilizixuyaojiasushunshiqianrudaofuji。zheduifujikuaisujieshoulilizidenenglitiaozhanhenda。putonghuaxuetixidedianchi，zaikuaichongshifujihuichuxianxilidengfuchanwu
，yingxiangdianxindexunhuanhewendingxing，zhinengcaiyongkechengshoukuaichongdadianliudefujicailiaolaizuodaokuaichong。

　　程(cheng)曉(xiao)燕(yan)表(biao)示(shi)，目(mu)前(qian)業(ye)界(jie)為(wei)了(le)實(shi)現(xian)快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)
，普(pu)遍(bian)采(cai)用(yong)鈦(tai)酸(suan)鋰(li)和(he)無(wu)定(ding)形(xing)碳(tan)作(zuo)為(wei)負(fu)極(ji)活(huo)性(xing)材(cai)料(liao)，但(dan)是(shi)鈦(tai)酸(suan)鋰(li)和(he)無(wu)定(ding)形(xing)碳(tan)在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)均(jun)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)的(de)存(cun)在(zai)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)嚴(yan)重(zhong)不(bu)足(zu)
、成本高的缺陷，常規增加導電材料用量的設計
，也會影響電芯的能量密度。“近jin年nian來lai
，部bu分fen廠chang商shang開kai始shi探tan索suo將jiang石shi墨mo作zuo為wei活huo性xing材cai料liao，但dan石shi墨mo在zai作zuo為wei快kuai充chong材cai料liao時shi麵mian臨lin的de難nan題ti是shi，如ru何he讓rang鋰li電dian子zi快kuai速su從cong正zheng極ji釋shi放fang出chu來lai，再zai快kuai速su從cong負fu極ji進jin去qu。”

　　程曉燕解釋說
，石墨更像高速路

，雖然能量密度更高
，但鋰電子隻能順序通過。

　　也就是說，石墨並非天生適合於快充技術的材質。“但我們用技術突破了材質本身瓶頸，它的殺手鐧就是‘快離子環’和‘超電子網’。”程曉燕感歎道。

　　快離子環和超電子網讓充電加速

　　“我們以石墨作為負極主材，創新性運用孔道優化和‘快離子環’技ji術shu，在zai石shi墨mo表biao麵mian打da造zao一yi圈quan高gao速su通tong道dao，使shi鋰li離li子zi能neng快kuai速su嵌qian入ru石shi墨mo的de任ren何he位wei置zhi，大da大da提ti高gao鋰li離li子zi在zai石shi墨mo負fu極ji的de嵌qian入ru速su度du

，並bing且qie，修xiu飾shi後hou的de石shi墨mo兼jian顧gu超chao級ji快kuai充chong和he高gao能neng量liang密mi度du的de特te性xing，不bu會hui在zai快kuai充chong時shi在zai負fu極ji會hui出chu現xian副fu產chan物wu，影ying響xiang電dian芯xin的de循xun環huan和he穩wen定ding性xing。”程曉燕說。

　　此外，技術團隊開發了“超電子網”技術修飾正極材料，結合正負極極片的晶體取向和容量過量係數等設計參數調配，優化電解液、正負極的動力學性能
，使化學體係和電池設計參數達到最優匹配。

　　“通俗來講，‘快離子環’和‘超電子網’分別作用於負極和正極
，為大量鋰離子同時湧入負極建立快速通道，提高鋰離子擴散速率。”程曉燕說。

　　ciwai，zaijixiejianshejifangmian
，gaituanduichuangzaoxingdiduidianchidantidinggaijinxingjianhuasheji

，jiangdianjiduanzishezhidaodinggaibancemianbingjianxiaoduanzihoudu，xianzhujiangdineizu，youxiaokongzhikuaichongfareliang，baozhengkuaichongkekaoxingdetongshitigao5%以上能量密度。

　　“我們的快充技術具備4C—5C快充能力，實現10—15分fen鍾zhong快kuai速su充chong電dian，與yu鈦tai酸suan鋰li負fu極ji的de快kuai充chong體ti係xi相xiang比bi，具ju有you明ming顯xian的de能neng量liang密mi度du和he成cheng本ben優you勢shi，與yu行xing業ye內nei同tong樣yang用yong石shi墨mo作zuo負fu極ji的de其qi他ta快kuai充chong技ji術shu相xiang比bi，保bao持chi同tong等deng電dian池chi能neng量liang密mi度du條tiao件jian下xia，能neng提ti高gao20%—30%充電速度，並具有更好的循環和耐候性能。”程曉燕說。

　　已成功應用於5000多台大巴

　　目前，寧德時代研發的以快充石墨為負極主材的超級鐵鋰快充電池，已經應用在超過5000台電動大巴上

，大巴運行狀態良好，得到整車企業和公交用戶的好評，該電池也被交通部評為“新能源公交最佳口碑電池”。

　　該電池除了能量密度有較大優勢，在循環壽命方麵
，以應用工況較為苛刻的公交車為例，平均每天滿充滿放次數約2次，粗算下來
，滿足8年運營需求，電池循環需要5600次以上。超級鐵鋰電池電芯循環壽命則可達10000次，不僅能完全滿足電動車運營需求，電動車退役後還可用於儲能等梯次利用
，創造更多經濟價值。

　　“為了確保快充電芯的安全可靠性，我們還開發了專門的技術來識別化學體係在不同溫度和SOC狀態下的‘健康充電區間’, 然後在這個‘健康充電區間’範圍內進行快充，就可以既實現快速充電
，又可以不讓電池受到快充的損害
，做到快充、長循環和安全可靠性兼顧。”程曉燕表示。

　　耐(nai)候(hou)性(xing)方(fang)麵(mian)，為(wei)滿(man)足(zu)北(bei)方(fang)冬(dong)天(tian)低(di)溫(wen)充(chong)電(dian)和(he)南(nan)方(fang)夏(xia)天(tian)高(gao)溫(wen)工(gong)況(kuang)的(de)要(yao)求(qiu)，技(ji)術(shu)團(tuan)隊(dui)專(zhuan)門(men)開(kai)發(fa)了(le)高(gao)效(xiao)熱(re)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)，確(que)保(bao)電(dian)池(chi)處(chu)於(yu)合(he)理(li)的(de)溫(wen)度(du)區(qu)間(jian)。低(di)溫(wen)時(shi)可(ke)快(kuai)速(su)為(wei)電(dian)芯(xin)加(jia)熱(re)
，溫(wen)度(du)達(da)到(dao)要(yao)求(qiu)即(ji)可(ke)開(kai)啟(qi)快(kuai)充(chong)模(mo)式(shi)；高溫時
，係統會給電芯降溫，真正做到“全氣候”的快充。

　　“我們正在開發單體能量密度大於160瓦時每千克的2C—2.5C高能量密度長壽命（循環大於6000次）快充鐵鋰電池，預計2019年年底量產。本技術同時向三元體係乘用車應用與發展，已實現350公裏續航
，15分鍾內完成充電。”程曉燕說，公司還計劃在未來1—2年內推出能量密度高達255瓦時每千克的三元動力電池產品，可在18分鍾內完成快速充電。