钜大LARGE | 点击量：944次 | 2022年01月04日
"充电五分钟 能跑一整天" 快充技术兴起，谁能笑傲江湖？
业内认为，在新能源汽车电池容量短时间内无法得到颠覆性突破的情况之下，可以通过快充技术来满足市场需求，以及解决新能源汽车续航里程短的"痛点"。
所谓快充，顾名思义就是在极短时间之内将电池充满。电动汽车快充是指充电电流大于2C的充电方式，也就是说充电时间要小于30分钟。据了解，目前已经有电池公司的快充技术可以做到8C甚至10C，这就意味着，电动汽车最快6分钟即可将电池充满。
然而从目前的使用范围来看，快充技术在新能源汽车领域还未大面积的普及，只有少数新能源汽车采用了快充技术。但在3C产业内快充的使用已非常成熟，成为3C产品的热点和卖点。如三星采用的QuickCharge、OppOVOOC闪充、联发科pumpExpress等。
业内认为，在新能源汽车电池容量短时间内无法得到颠覆性突破的情况之下，可以通过快充技术来满足市场需求，来解决新能源汽车续航里程短的痛点。那么，什么是快充技术？目前市场运用情况如何？以及未来的发展趋势是怎么样的？
充电难成新能源车推广难点
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%
快充技术兴起
相比于传统燃油车几分钟加满油，新能源汽车充满电则要几个小时，在电量不够用的情况下，如何快速充电成为新能源车普及的关键。快充技术的适时出现，只要十几分钟甚至几分钟就可将电动汽车充满电，大大提升了充电效率，用户也可利用零碎时间来给自己的爱车充电。
受此影响，快充技术成为不少动力锂电池公司研究的方向。"由于快充技术的市场需求非常大，在最近这几年里，涉及快充技术的包括了微宏动力、CATL、银隆新能源等多家动力锂电池公司。"微宏动力副总裁仝志明表示。
仝志明进一步提到，只有实现"充电五分钟，能跑一整天"的美好愿望，新能源汽车才有可能走进千家万户，甚至成为消费者使用的主流汽车。
此外，关于新能源汽车制造商来说，如何提高续航能力是其一直关注的焦点，快充技术作为提升续航能力的重要一环，能够解决新能源汽车续航里程短的痛点，所以，快充技术必将成为新能源汽车产业一个重要的发展方向。
据了解，TSLA85千瓦时电池使用超级充电站（120KW）40分钟可充80%，普通家用插座要24小时以上，微宏动力LTO电池使用了快充技术，充满相同电仅需15分钟；而近期保时捷也开发出800V快速充电技术，能够在15分钟内将MissionE的电池充到80%。
快充技术开始成为新能源汽车市场迎合消费者的"套路"，也成为相关汽车公司营销的重要"卖点"。比如前面提到的保时捷MissionE，能够在15分钟内将电池的电量充至80%左右，成为最能打动消费者的性能之一。
尽管快充技术让快速充电成为现实，充电时间大大缩减，但也在不断的在挑战着电池材料和电池设计的物理极限，甚至是威胁着电池的寿命。那么，快充技术到底是通过什么手段实现的呢？其背后有没有什么隐患呢？
"光鲜亮丽"的背后
快充技术的核心就是在不影响电芯寿命和安全性的前提下，通过改变化学体系和设计的优化，加速锂离子在正负极移动的速度。普通化学体系的电池在快充时负极会出现相应的副产物，影响电芯的循环和稳定性，还需匹配大功率充电器，所以不是所有电池都适合快充。
怎么解决这个"瓶颈"呢？业内人士表示，一般的解决方法是，通过采用特殊设计的负极材料（如HC，SC，特殊处理的石墨）来使负极具有承受快充的能力。在快充时，正极只作为锂离子源。只要负极可承受大电流，三元、锰酸锂、磷酸铁锂、钛酸锂都用于快充。
"目前常规的锂离子电池都可实现快充，但电池容量会迅速衰减失效。而只有经过特别设计的快充电池才能够胜任电动汽车的高强度使用，才具有商业上的意义。"仝志明解释道，快充有三种不同的实现形式：一是电压不变，提高电流；二是电流不变，提升电压；三是电压和电流均提高。
仝志明介绍，目前微宏动力推出的快充技术重要有三种，首先是钛酸锂离子电池，以钛酸锂代替石墨作为负极，实现快充和超长寿命；其次是2013年，微宏在原有的基础上把快充电池的能量密度提升了50%；而今又推出了第三代快充电池，能量密度再度提升50%。
值得注意的是，实现快充必须要解决充电时材料的微观膨胀和崩塌、电解液的分解等问题，而现阶段大部分电芯厂是通过增大电流的方式来实现快充的。因此在材料选择上，一般会通过高倍率的负极材料来实现，比如LTO这种特殊的负极材料。
总的来说，快充就是在不断地挑战电池技术的材料和设计的物理极限，但同时也在威胁着电池的使用寿命和安全。众所周知，快充给动力锂电池最直接的影响就是发热，那么快充带来的发热问题会不会直接导致安全事故？
"快充造成电池的不可逆容量损失，续航变少，电池以及线路温度升高，电池系统寿命降低等，长期大倍功率使用快充技术，在极端的情况下很有可能导致安全事故。"苏州金龙首席技术顾问王世强提到。
王世强进一步解释道，目前20C的都有，比如电动航模飞机，但是受充电设备，电池pACK和车辆高压系统的影响，新能源汽车能够稳定3C充电已经非常不容易。（所谓的20C就是3分钟充满电，3C就是15分钟充75%的电）。
专家认为，做好电池的管理系统也是快充技术的一部分，真正意义上的快充技术已经匹配了解决散热的设计。因此在电芯设计、pack设计上都很有讲究，都要解决温度均衡的问题。
而据公开资料显示，目前欧洲的车辆设计均使用液冷和空调系统来解决电池的热管理问题，国内最近主流车厂也在迅速把原有的风冷或者自然冷却方式升级为液冷，这也引领了新的技术趋势。
"真正的快充技术就是能解决在快充时仍能保持超长循环寿命的技术。目前最好的技术能够在十分钟充满的情况下保持20000次循环寿命，相比传统锂离子电池在慢充状态下的寿命还长10倍。"仝志明表示。
快充技术典型代表
受市场需求的拉动，目前快充技术呈现出"百花齐放，百家争鸣"的态势。而做得比较有影响力的有：微宏钛酸锂快充技术、CATL（CATL新能源）磷酸铁锂快充技术、珠海银隆纳米钛酸锂快充技术。
微宏钛酸锂快充技术：
首先是微宏动力，早在2011年微宏动力已率先将快速充电技术投入到商业运营中。时至今日其产品已实现了三次更新换代。第一代是pLTO钛酸锂快充技术；第二代是LpCO电池快充技术；第三代THINpACK电池和快速充电系统，并向我国市场推广。
在实际应用方面，微宏动力凭借四大核心技术：改性钛酸锂材料（LptoTM）技术、多孔复合碳材料(LpCOTM)技术、高孔隙率高透气性隔膜技术和液冷成组技术先后研制出钛酸锂快充电池和多元复合锂快充电池。充电速度多元复合锂10-15分钟，钛酸锂10-12分钟。
只不过，微宏快充技术在负极采用了能量密度较低的硬碳和LTO，在能量密度方面损失较大；而且其正极采用了高电压的三元材料，在安全性和高温下的寿命方面，均存在着较大的风险，所以在对安全性和寿命要求较高的电动大巴领域的长期可靠性还有待市场验证。
CATL新能源磷酸铁锂快充技术：
CATL即CATL新能源科技股份有限公司，在快充电池有多年研究和应用相关经验，其技术和ATL的手机快充电池技术一脉相承。目前，ATL的手机电池快充技术已经被广泛地应用在oppo、华为、魅族等品牌手机，每年出货量接近1亿颗/年。
据媒体公开报道，CATL的大巴快充电池技术重要是关于传统经典材料进行优化和深层挖掘潜力，保证安全性、成本以及综合性能，重视品控。CATL从手机快充电池研发开始，先后开发了几代快充负极石墨，提高其在各方向接纳锂离子能力，加快锂离子嵌入速率。
这样改性的石墨，兼顾了快充和能量密度高的优点。同时CATL快充电池是采用的安全性更好的磷酸铁锂正极，符合载人较大的电动客车的安全需求。充电倍率可达到4C，即10~15分钟快速充电。
珠海银隆钛酸锂离子电池：
珠海银隆于2010年收购美国奥钛公司，开始做钛酸锂材料涉足电池业务，目前是国内少有的掌握钛酸锂核心技术的公司之一。2012年开始收购汽车公司生产电动汽车，今年已被格力空调收购。
快速充放电是钛酸锂的核心优势，其充电倍率可达到6C，即6分钟快速充满电。但能量密度是钛酸锂离子电池的短板，一公斤只有40~50Wh。以常规10米公交为例，假如配置目前主流的磷酸铁锂，可配200度电，续航200公里；钛酸锂只能配80度电，续航约80公里。
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