简述锂离子电池快速充电

在快充这个语境里，相关方按照物理主体分，包括电池、充电机、配电设施。

我们讨论快充，直接的想到电池会不会有问题。

实际上，在电池有问题之前，首先是充电机，配电线路的问题。

我们提到特斯拉的充电桩，其名曰超级充电桩，它的功率是120kW。

按照特斯拉ModelS85D的参数，96s75p，232.5Ah，最高403V计算，其1.6C对应最大需求功率为149.9kW。

从这里就可以看到，关于长续航纯电动汽车型，1.6C或者说30分钟充满80%已经对充电桩构成考验。

在国家标准中，不允许在原来的居民用电网络中直接直接设置充电站。1台快充桩的用电功率就已经超出几十户居民的用电量。

因此，充电站都要单独设置10kV变压器，而一个区域的配电网络并非都有余量新增更多的10kV变电站。

然后说道电池。电池是否能够承载1.6C或者3.2C的充电要求，可以从宏观和微观两个角度来看待。

3

宏观上的快速充电理论

之所以这节的题目叫做宏观上的快速充电理论，是因为直接决定电池快速充电能力的是锂离子电池内部正负极材料性质、微观结构，电解液成分、添加剂，隔膜性质等等，这些微观层面的内容，我们暂时放在一边，站在电池外边，看锂离子电池快速充电的方法。

1锂离子电池存在最优充电电流

1972年美国科学家J.A.Mas提出蓄电池在充电过程中存在最佳充电曲线和他的马斯三定律，要注意的是，这个理论是针对铅酸蓄电池提出的，其界定最大可接受充电电流的边界条件是少量副反应气体的出现，显然这个条件与具体的反应类型有关。

但系统存在最优解的思想，却是放之四海而皆准的。

具体到锂离子电池，界定其最大可接受电流的边界条件可以重新含义。

基于一些研究文献的结论，其最优值仍然是类似马斯定律的曲线趋势。

值得注意的是，锂离子电池的最大可接受充电电流的边界条件，除了要考虑锂离子电池单体的因素，还要考虑系统级别的因素，比如散热能力不同，系统的最大可接受充电电流是不同的。

然后我们暂且以这样的基础继续向下讨论。

马斯定理的公式描述：

I=I0*e^αt

式中；I0为电池初始充电电流；α为充电接受率；t为充电时间。I0和α的值与电池类型、结构和新旧程度有关。

现阶段对电池充电方法的研究重要是基于最佳充电曲线来开展的。

假如充电电流超过这条最佳充电曲线，不但不能提高充电速率，而且会新增电池的析气量；

假如小于此最佳充电曲线，虽然不会对电池造成伤害，但是会延长充电时间，降低充电效率。