
比亚迪闪充引起大讨论,快充会不会伤电池?
芝能汽车出品
在比亚迪发布第二代刀片电池和闪充战略之后,网友们翻出蔚来汽车李斌在过往采访中,谈到快充伤电池(所以选择换电路线)的视频。果然看热闹不怕事大。
比亚迪很快发了个回应,闪充技术不会伤害电池,用的词挺自信:“闪充与长寿命兼得”。
很多人看了第一反应是:真的假的?毕竟“充电快”和“电池耐用”这两件事,在大多数人的认知里是矛盾的。充得快,肯定伤得厉害——这想法符合直觉。但比亚迪敢这么说,肯定有它的道理。
今天我们聊聊,快充到底会不会伤电池?以及为什么有些车企敢拍着胸脯说“不伤”。
Part 1
快充伤电池,到底伤的是什么?
要搞明白这个问题,得先知道充电的时候电池里发生了什么。
充电时,锂离子从正极出发,穿过电解液,最后嵌入到负极(石墨)的层状结构里。这个过程本来是这样的:锂离子 ,嵌入石墨 , 电池储能。
但如果条件不合适,锂离子会“迷路”就会跑到负极表面后,不进去嵌入了,而是直接变成金属锂沉积在那里,这就叫析锂。
析锂是快充伤电池的根源,会带来三个问题:
◎ 第一,容量永久损失。 沉积的金属锂有一部分再也回不到正极了,相当于电池里可用的锂离子变少了。表现在外就是容量衰减。
◎ 第二,SEI膜持续增长。 金属锂很活跃,会跟电解液反应,生成新的SEI膜。这层膜越厚,锂离子进出越困难,内阻就越来越大。
◎ 第三,最极端的情况——枝晶。 金属锂有时候会长成树枝状的晶体,叫锂枝晶。这东西如果长大到刺穿隔膜,正负极就直接碰上了,内部短路,严重的话可能起火。
所以有“快充伤电池”这个说法,也是中国电动汽车发展的过程中的实践,从机理上来有科学依据。曾经的确也有不少网约车和出租车出现了很多问题,也烧了不少车,确实不是空穴来风。
那为什么现在有人敢拍胸脯说“不伤”了?关键在于四个字:析锂窗口。
不是所有充电过程都会析锂。析锂要满足特定条件,简单说就是——负极来不及接收这么多锂离子。那什么时候会“来不及”?
这里有三个关键因素:
◎ 电流太大(充电倍率)——锂离子来得太快,负极处理不过来
◎ 温度太低(电芯温度)——温度低了,离子跑得慢
◎ 电量太满(SoC高了)——石墨已经嵌满了,没地方了
这三个条件但凡有一个满足,析锂风险就上升。
反过来,只要避开这些条件,析锂就可以控制得很低。这就解释了为什么现在的电动车快充没那么“伤”了,因为在过去2年,中国电池企业从3C、4C、5C一路卷到了10C和12C,电池企业和车企在充电速度方面背后偷偷做了大量工作。
比亚迪回应里提了两个词:“锂离子高速通道”和“全温域智能热管理系统”。
这里我们可以解析一下,具体是什么?如下图所示,其实是挺复杂的,我们简化一些说。
● 第一,电池材料层面的优化
过去的石墨负极,锂离子嵌入速度慢。现在好了几种办法:
◎ 颗粒做小:锂离子扩散距离变短
◎ 掺硅:提升倍率性能
◎ 多孔结构:让锂离子更容易渗透进去
电解液层面也做了很多的改进,快充电池用的电解液加了特殊添加剂,能形成更稳定的SEI膜,降低界面阻抗。
● 第二,电池管理(BMS)智能调控
BMS,也就是电池管理系统,会实时监控:
◎ 温度多少
◎ 当前SoC多少
然后根据这些数据,算出“现在能不能快充”、“能充多快”。
BMS检测到温度低,限制充电功率,等电池热起来了,再把充电功率加上去。快充满的时候也是同理,电量SoC 高的时候,BMS根据析锂窗口悄悄降流,防止负极“堵车”。这个过程你感受不到,但电池管理系统一直在后台算账。
● 第三,充电策略的设计
车企现在用的策略一般是“阶梯充电”:
◎ 0-40%电量:全力输出
◎ 40-80%:慢慢降速
◎ 80%以上:保守充电
有些更激进的车企还会用脉冲充电,充一会儿停一会儿,让锂离子有时间“归位”。所以现在电动车快充,不是说一直以最大电流猛充。而是BMS根据状态动态调整,把析锂风险压在很低水平。
我们之前提及过,动力电池充电策略已历三代演变:
◎ 第一代恒流恒压,低SOC未尽潜力,高SOC激进易隐患;
◎ 第二代阶梯充电,随SOC调整电流,但梯度粗糙;
◎ 2.5代融合温度、SOC、电压预测,缩短时间15%;
◎ 第三代协同电池、充电桩、电机,低温加热改善80%-100%SOC,但系统复杂,受限。
蜂巢认为的3.5代离子振荡技术,从锂电池反应机理切入,通过能垒仿真和实验验证,锂离子得电子速率滞后电化学极化,以及液固相传输浓差极化。
Part 2
比亚迪的闪充有什么特别?
比亚迪说自己的刀片电池能“闪充与长寿命兼得”,底气可能来自几个方面:
◎ 第一,磷酸铁锂本身的特性。 刀片电池是磷酸铁锂,化学性质比三元锂更稳定,析锂的阈值本身就高一点。
◎ 第二,热管理做得好。 “全温域智能热管理系统”这个词的意思是,电池温度始终保持在合适区间。温度够了,析锂风险就低。
◎ 第三,可能用了更激进的负极材料。 具体技术细节比亚迪没细说,但既然敢宣称闪充,负极材料肯定有针对性优化。
当然,是不是真的能做到“几乎没有影响”,需要长时间的实际使用来验证。
但至少从技术路径上看,的在往“不伤”的方向进步。不管是比亚迪从长刀电池切换到短刀,还是从去年比亚迪和宁德时代都开始卷快充以后。
小结
现在可以回答这个问题了:快充伤不伤电池,答案不是简单的“会”或“不会”。
◎ 在不合理使用的情况下——比如没有BMS管控,或者是很早以前车企对这个领域没有那么多经验的时候,快充确实会加速电池衰减。
◎ 在合理使用的情况下——车企的BMS帮你管控、温度合适、不过度充满,车企通过严格的验证之后,能够发布出来的充电曲线,快充对电池的影响已经非常小了。
新国标要求 20%~80% SOC 快充时间<15 分钟的电池单体,经 300 次快充循环(等效 12 万公里行驶里程)后,通过外部短路测试仍需 “不起火、不爆炸”,将安全考核从出厂状态延伸到了整个生命周期。对于大多数家庭来说,这个用车强度可能一辈子都用不到这个次数。
比亚迪敢说“闪充不伤电池”,是通过一己之力拉高了快充的门槛。技术背后是材料进步、BMS进化、充电策略优化这一整套系统在支撑。
The copyright of this article belongs to the original author/organization.
The views expressed herein are solely those of the author and do not reflect the stance of the platform. The content is intended for investment reference purposes only and shall not be considered as investment advice. Please contact us if you have any questions or suggestions regarding the content services provided by the platform.
