纯电动汽车直流快充对电池的影响

影响BEV普及的因素，除了动力锂电池的价格，另外一个因素之一是充电时间。直流快充是减少充电时间的重要手段，例如50kW或120kW的直流充电桩，可以在一定程度上缓减里程焦虑。下图是采用ABB50kWDCFC给2015NissanLeafBEV充电的曲线图，典型的CCCV充电模式，电池总能量是24kWh，最高DC电流在115A-120A之间，持续时间15min多一点，随后切换到CV模式，继续充电20+min，整个过程耗时不到40min，比Level1&2的几个小时充电时间要快很多。

考虑到电池是2P96S，单个cell容量约33.1Ah，实际在2P的并联回路中，每个cell的平均最高电流不超过60A，单个cell大概在2C左右的能力。早在2012年，DOE下属AVTA在亚利桑那州的凤凰城进行了道路测试，考察了50kW直流快充对2012MYLeaf在实际使用中对电池的影响，每天使用两次快充。结果发现，在前3万英里，50kW直流快充跟交流充电对电池衰减都几乎没有影响。3万英里之后，电池衰减都在1kWh之内，不算明显。30万英里之后，可以看到比较明显的电池容量衰减。相关于快充对电池容量的影响，快充对电池功率输出能力的影响相对更大一点，并且50kW快充过程中，电池平均温升要比交流充电高2-5摄氏度。

2016年的时候，宝马、戴姆勒、福特、大众、奥迪、保时捷签署了谅解备忘录，在欧洲合作建设BEV的350kW高功率直流充电网络，大概在400个左右的超快充电站点，采用的是CCS标准。与此同时，为了能够实现与燃油车真正进行竞争，DOE也开展了有关更快速充电的研究，功率高达400kW，或者成为ExtremeFastCharge（XFC）。下图简化比较了几种充电方式（假设电能消耗为0.3kWh/mile，忽略充电效率）。XFC的提出目标是实现<10min的充电时间，同时整个电压一下子提高到800V左右，远高于现行的300-400V左右的高压储能系统，这关于电池设计又是一个挑战。

一方面，为了实现长续驶里程（>300miles），要求cell能量密度要新增，通常极片涂敷量新增，或者厚度新增，这关于快充是不利的。厚度新增，充电时间也会相应新增，否则会出现析Li的可能。因此更薄的电极更加有利于实现更快的XFC充电，但是除了不利于实现高容量，这也会在一定程度上新增电池成本。DOE的一项研究显示，专门为快充设计的cell成本比一般的cell成本高将近90%左右。另外，XFC快充要更好的热管理来配合使用，温度高于50摄氏度时，电池衰减有加快的趋势，目前电池行业多采用45摄氏度的数据来考察高温对电池寿命的影响。高温还可能带来电池安全隐患。另外更高电压的电池系统关于电气安全的设计也是一个要考虑的方面。充电过程中cell的均衡问题，等等。超快速XFC的充电需求出现时，关于车载储能系统的设计要有一次重新的认识。