探秘锂离子电池突破瓶颈---快充技术

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快充技术:解决 “电量焦虑” 的救星?

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在上上...篇,弹弓介绍了目前锂离子电池瓶颈:主要有:固态电池量产商业化,解决安全问题;超快充技术,解决里程焦虑问题;低温电解液自加热,解决低温电池循环性能问题;资源可持续技术等。

《锂离子电池瓶颈》

弹弓锂电,公众号:弹弓锂电探秘锂离子电池---锂电池瓶颈那今天,趁着BYD发布的兆瓦闪充技术的风声,弹弓今天带领大家解密一下快充技术背后的原理与难题。(一)快充技术核心原理

那么,快充技术是如何实现的呢?简单来说,就是通过提高充电电流或电压,让锂离子的 “搬家速度” 加快,从而缩短充电时间。就好比原本一辆小货车慢悠悠地运输货物,现在换成了一辆大卡车,运输效率自然大幅提升。

实现快充主要有以下几种常见的充电方法:

脉冲充电这种充电方式就像一场有节奏的 “舞蹈”。它先进行恒流预充电,为电池 “热身”;接着进入大电流恒流充电阶段,让锂离子快速地从正极迁移到负极;当电池电压接近上限时,切换到恒压充电,使电池慢慢充满,避免过充。在充电过程中,还会有短暂的停充时间,让电池 “休息” 一下,缓解极化现象,就像运动员在比赛中需要短暂休息来恢复体力一样。

Reflex 充电也叫反射充电或打嗝充电。它的每个工作周期包括正向充电、反向瞬间放电和停充三个阶段。正向充电时让锂离子进入负极,反向瞬间放电则能有效减少电池的极化现象,就像给电池做了一次 “按摩”,让它能更好地接受充电。不过,频繁的反向放电可能会对电池寿命产生一定影响 。

智能充电这是一种十分 “聪明” 的充电方式。它利用先进的(du/dt)和(di/dt)控制技术,实时监测电池的电压和电流变化,就像一个贴心的管家时刻关注着电池的状态。根据监测数据,智能调整充电电流,使充电过程始终保持在电池可接受的最佳状态,既能快速充电,又能保护电池,延长其使用寿命。

快充技术的 “成长烦恼”:瓶颈点分析

虽然锂离子电池快充技术给我们带来了极大的便利,但是目前它还存在一些瓶颈:

1、主要为负极材料石墨负极存在一个关键问题,那就是 Li + 插层动力学缓慢。

2、发热与安全问题,在快充过程中,电池就像一个高速运转的机器,会产生大量的热量。这些热量主要来源于两个方面:一是电池内部的欧姆阻抗,当电流通过电池时,会在电极、电解液等部件上产生电阻,从而产生热量,就像电流在管道中流动时遇到了阻力,产生了摩擦热一样;二是电池内部的熵变,在充放电过程中,电池内部的化学反应会导致熵变,从而产生可逆热 。

3、当然还有很多硬件设施问题,都限制了其进一步发展和广泛应用。

比亚迪 “兆瓦闪充”:打破瓶颈的超级武器?

在众多车企为快充技术的瓶颈而绞尽脑汁时,比亚迪却犹如一位横空出世的武林高手,带着它的 “兆瓦闪充” 技术震撼登场,给整个行业带来了新的希望和曙光 。

比亚迪超级e平台登场,兆瓦闪充引领电动车新时代,油电同速不是梦!

(一)技术突破亮点

比亚迪推出的超级 e 平台,搭载了 “兆瓦闪充” 技术,可谓是集众多先进技术于一身。这个平台是全球首个量产的乘用车 “全域千伏高压架构”,它就像一个强大的 “能量中枢”,将电池、电机、电源、空调等都提升到了 1000V 的 “千伏级” 承载能力,把电动车带入了一个全新的千伏时代 。

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其中,“闪充电池” 更是一大亮点。它就像一个经过精心改造的高速车站,从电池正极到负极,全方位构建起超高速离子通道,将电池内阻降低了 50%。这使得充电电流能够做到 1000A,充电倍率达到 10C,均为全球之最。就好比原来的车站只能容纳少量的乘客快速通过,现在经过改造后,大量的乘客可以快速、顺畅地进出,大大提高了运输效率 。

为了匹配超高功率充电,比亚迪还自研并量产了全新一代车规级碳化硅功率芯片。目前,行业车规级功率芯片最高耐压仅达 800V,而比亚迪的这款芯片电压等级高达 1500V,是行业首次量产应用的最高电压等级的车规级碳化硅功率芯片。它就像一个坚固的 “能量阀门”,能够稳定地控制高电压和大电流,成功突破了超高电压下功率模块设计难题 。

(二)实际表现惊人

比亚迪 “兆瓦闪充” 技术的实际表现堪称惊艳。在充电速度上,它实现了充电功率 1 兆瓦(1000kW),达到了 “1 秒补能 2 公里,5 分钟续航 400 公里” 的全球量产最高峰值充电速度。这意味着,你在短暂的几分钟内,就能为车辆补充足够的电量,让你轻松畅行 。

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在实测中,汉 L、唐 L 等车型的表现令人惊叹。汉 L 从电量 7% 充电至 17.65%,仅仅用时 30 秒;唐 L 从电量 8% 充至 61.27% 也仅用时 5 分钟,充电功率最高时达到了 1002kW,可行驶里程从 53.60 公里充至 410.50 公里 。这些数据就像一个个有力的拳头,打破了人们对传统充电速度的认知,让 “充电焦虑” 成为过去式。

(三)配套与布局

为了让 “兆瓦闪充” 技术能够更好地发挥作用,比亚迪在配套设施和布局方面也下足了功夫。

比亚迪自研了全球首款全液冷兆瓦闪充终端系统,其最大输出能力可达到 1360kW。这个系统就像一个强大的 “能量加油站”,能够为车辆提供高效、稳定的充电服务。未来,比亚迪还计划在全国建设 4000 多座 “兆瓦闪充站”,构建起一个广泛的充电网络,让用户无论身处何地,都能享受到快速充电的便捷 。

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除了自建兆瓦闪充站,比亚迪还充分考虑到了现有公共充电桩资源的利用。它的 “双枪充电” 技术可使超充桩秒变闪充桩,快充桩变超充桩;“智能升压” 充电技术,则能全面兼容公共快充桩。这就好比比亚迪为用户提供了一把万能钥匙,无论面对何种充电桩,都能实现快速充电,大大提高了充电的便利性和通用性 。

未来展望:快充技术的星辰大海

锂离子电池快充技术的发展,犹如一场激动人心的科技马拉松,虽然目前面临着诸多挑战,但每一次的突破都让我们离梦想更近一步。比亚迪的 “兆瓦闪充” 技术,无疑是这场马拉松中的一次华丽冲刺,快充技术的发展还将带动整个新能源产业的升级和发展。它将促进电池材料、充电设备、电力传输等相关领域的技术创新,推动新能源产业链的完善和发展 。同时,快充技术的普及也将对能源结构的调整产生积极影响,减少对传统化石能源的依赖,为实现碳达峰、碳中和目标贡献力量 。

       原文标题 : 探秘锂离子电池突破瓶颈---快充技术

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