锂离子电池不能兼顾高功率和高能量密度的原因有什么？

锂离子电池：锂离子电池，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M.S.Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的出产、保存、使用，对环境要求非常高。随着科学技术的发展，今朝锂离子电池已经成为了主流。

锂电的负极表面有一层SEI膜，实际上锂电的倍率性能很大程度上受到锂离子在SEI膜中扩散的控制。由于有机电解液中粉末电极的极化相对水系要严重得多，在高倍率或者低温条件下负极表面容易析锂而带来严重的安全隐患。另外，在大倍率充电条件下，正极材料的晶格容易受到破坏，负极石墨片层同样也可能受到损害，这些因素都将加速容量的衰减，从而严重影响动力锂离子电池使用寿命。

因此，嵌入式反应的本质特点决定了锂离子电池并不适合高倍率充电。研究结果已经证实，快充快放模式下单体电池的循环寿命将大幅下降，并且在使用后期电池性能显著衰减。

当然了有读者可能会说，钛酸锂(LTO)电池不是可以大倍率充放电吗？钛酸锂的倍率性能可以从其晶体结构和离子扩散系数得到解释。但是，钛酸锂离子电池的能量密度很低，其功率型用途是依赖牺牲能量密度取得的，这就导致了钛酸锂离子电池单位能量($/Wh)成本很高，低性价比决定了钛酸锂离子电池不可能成为锂电发展的主流。事实上，日本东芝SCib电池这几年低迷的销售态势已经说明了问题。

在电芯层面，可以从极片工艺和电芯结构设计角度来改善倍率性能，比如将电极做得比较薄或者新增导电剂比例等措施都是常用的技术手段。更加有甚者，甚至有厂家采用取消电芯中的热敏电阻并且加厚集流体这样的极端方法。而事实上，国内很多动力锂离子电池公司都将其LFP动力锂离子电池在30C甚至50C的高倍率数据作为技术亮点。

过针刺 低温防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆标准

充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%

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小编在这里要指出的是，作为探测手段无可厚非，但是电芯内部究竟发生了什么变化才是关键。长时间高倍率充放，也许正负极材料结构已经被破坏，负极早已析锂，这些问题要使用一些原位(In-Situ)的测试手段(比如SEM,XRD和中子衍射等)才能搞清楚。很可惜的是，这些原位测试手段在国内电池公司几乎没有使用的报道。

小编在这里还要提醒读者留意锂电充电和放电过程的差别。与充电过程不同的是，锂电在较高的倍率下放电(对外做功)对电池造成的损害并没有快充那么严重，这点跟其它水系二次电池类似。但是对电动汽车的实际使用而言，高倍率充电(快充)的需求无疑要比大电流放电更加急切。

上升到电池包的层面则情况将更加复杂，在充电过程中不同单体电池的充电电压和充电电流并不一致，必然造成动力锂离子电池的充电时间要超过单体电池。这就意味着虽然采用常规充电技术也能在30分钟内将单体电池充电至容量的一半，但电池包肯定会超过这一时间，这在一定程度上意味着快速充电技术的优点并不是十明显显。

另外，在锂离子电池的使用(放电)过程中，其容量的消耗与放电时间并不是线性关系而是随时间加速下降。比如某款电动汽车满电的行驶里程为200公里，那当它正常行驶100公里后，动力锂离子电池可能还剩下80%的容量，当电池容量剩下50%时，电动汽车也许就只能够行驶50公里了。锂离子电池的这种特性告诉我们，仅仅将动力锂离子电池的电量充到一半或者80%，并不能够满足电动汽车实际使用要。比如Tesla宣传较多的快速充电技术，在小编看来其实也是噱头大过实用，而且频繁的快充必将恶化电池的使用寿命和性能，并且带来严重的安全隐患。

既然锂电本质上就不适合快充，那么理论上而言换电模式可以弥补其快充缺点。虽然将动力锂离子电池设计成可插拔式会带来整车结构强度问题以及电气绝缘方面的技术难题，而且还有电池标准和接口的超级难题，但小编个人认为，这个模式不失为处理锂电快充难题的一个技术上(也仅仅是在技术层面上而言)比较可行的方法。

无人船智能锂电池

IP67防水，充放电分口 安全可靠

标称电压：28.8V
标称容量：34.3Ah
电池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
应用领域：勘探测绘、无人设备

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在小编看来，电池租赁+换电模式之所以在全球范围内都还没有成功先例，除了消费习惯的问题(车主认为电池跟车相同都是其私有财产),紧要障碍在于隐藏于技术标准背后的巨大利益分配问题。在高度市场化的西方国家，处理这个问题的难度要比在我国大得多。小编个人认为，换电模式将来在我国公交汽车、出租车或者共享汽车这几个纯电动汽车聚集使用的范畴，有可能会有较大的发展空间。

燃料动力锂电池的高功率特性：相有关锂离子动力锂离子电池的快充难题，燃料动力锂电池加注氢气的问题要容易不少。目前几乎所有的FC-EV，都可以在三分钟内加满氢气。虽然三分钟比常规的加油时间要长点，但相有关特斯拉6小时的普充/半小时的快充，三分钟显然不值一提。但是将锂电的快充问题和燃料动力锂电池加氢进行比较，在小编看来并不恰当。因为电动汽车充电和电网的结合很容易，而燃料动力锂电池的加氢问题，基础设施建设难度远比建充电站要大得多。