鋰離子電池快充技術是當前發展一個熱門話題，因為這個符合了很多用戶的需求，所以很多鋰電池廠家都比較(jiao)注重這方面技術的提升。那(nei)么鋰離(li)子電池快(kuai)充技術與什么因(yin)素有關呢？

下(xia)面來簡單了解一下(xia)電池(chi)(chi)快充，對(dui)電池(chi)(chi)各部分的(de)要求(qiu)

對于(yu)電池來說，如果要(yao)提升功率性能，需要(yao)在(zai)電池整(zheng)體的(de)各個(ge)環節中都下功夫，主要(yao)包括正(zheng)極、負極、電解液、隔膜和結構設計等。

1、電池正極

實際上，鋰電池各種(zhong)正(zheng)極材料(liao)幾乎都可(ke)以(yi)用來(lai)制造(zao)快充型電池，但是主要需要保證的性(xing)能(neng)包括電導(減(jian)少內阻)、擴散(保證反(fan)應(ying)動力學)、壽命、安(an)全(quan)、適當的加工性(xing)能(neng)(比表(biao)面積不可(ke)太(tai)大(da)，減(jian)少副反(fan)應(ying)，為(wei)安(an)全(quan)服務)。

當然，對于每(mei)種具體材料(liao)(liao)要解(jie)決的(de)問(wen)題可(ke)能有所差異，但是(shi)我們一般(ban)常(chang)見的(de)正極材料(liao)(liao)都可(ke)以通過一系列的(de)優(you)化來(lai)滿足這些要求，但是(shi)不(bu)同材料(liao)(liao)也有所區別：

A、磷酸鐵(tie)鋰(li)可能更側重于(yu)解決電導、低(di)溫方面的問題。進行碳包覆，適度(du)納米化(注意，是(shi)(shi)適度(du)，絕對不是(shi)(shi)越(yue)細越(yue)好的簡單邏輯)，在顆粒表面處(chu)理形成(cheng)離子(zi)導體都是(shi)(shi)最為(wei)典型的策(ce)略。

B、三(san)元材(cai)料(liao)(liao)本身電(dian)(dian)導(dao)已經(jing)比較好，但是(shi)其反(fan)(fan)應活性太高(gao)，因此三(san)元材(cai)料(liao)(liao)少有(you)進行納米化(hua)的(de)工(gong)作(納米化(hua)可不是(shi)什么萬(wan)金油式的(de)材(cai)料(liao)(liao)性能提升的(de)解藥，尤其是(shi)在電(dian)(dian)池領域中有(you)時還有(you)好多(duo)反(fan)(fan)作用(yong))，更(geng)多(duo)在注重安全(quan)(quan)性和抑制(與電(dian)(dian)解液(ye)的(de))副反(fan)(fan)應，畢(bi)竟目(mu)前三(san)元材(cai)料(liao)(liao)的(de)一(yi)大命門就在于安全(quan)(quan)，近(jin)來的(de)電(dian)(dian)池安全(quan)(quan)事故頻(pin)發也對(dui)此方面(mian)提出了更(geng)高(gao)的(de)要求(qiu)。

C、錳酸(suan)鋰是則(ze)對于(yu)壽命(ming)更為(wei)看重，目前市(shi)面上也有(you)不少錳酸(suan)鋰系的快充電池。

2、電池負極

鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池充(chong)電(dian)的(de)時(shi)候，鋰(li)向(xiang)負(fu)極(ji)遷移。而快充(chong)大電(dian)流(liu)帶來(lai)的(de)過高電(dian)位會(hui)導致負(fu)極(ji)電(dian)位更(geng)負(fu)，此時(shi)負(fu)極(ji)迅速接(jie)納鋰(li)的(de)壓力會(hui)變大，生(sheng)成鋰(li)枝晶(jing)(jing)的(de)傾向(xiang)會(hui)變大，因此快充(chong)時(shi)負(fu)極(ji)不僅要(yao)滿足(zu)鋰(li)擴散的(de)動力學要(yao)求，更(geng)要(yao)解決鋰(li)枝晶(jing)(jing)生(sheng)成傾向(xiang)加劇帶來(lai)的(de)安全性問題(ti)，所以快充(chong)電(dian)芯(xin)實際(ji)上主要(yao)的(de)技術難點為鋰(li)離(li)子(zi)在負(fu)極(ji)的(de)嵌(qian)入。

A、目前市場上(shang)占(zhan)有(you)統治地(di)位(wei)的負極材料仍然是(shi)(shi)石(shi)墨(占(zhan)市場份額的90%左(zuo)右)，根本原因無他(ta)——便宜(yi)，以(yi)及石(shi)墨綜(zong)合的加工性能、能量密度方(fang)面都比(bi)較優秀，缺點相對較少。石(shi)墨負極當然也有(you)問題，其(qi)表面對于電解液(ye)較為敏感，鋰的嵌入(ru)反應帶有(you)強(qiang)的方(fang)向性，因此(ci)進行石(shi)墨表面處理，提高其(qi)結構穩定性，促(cu)進鋰離子在基(ji)上(shang)的擴散是(shi)(shi)主要需要努力(li)的方(fang)向。

B、硬(ying)碳(tan)(tan)和軟碳(tan)(tan)類材(cai)料(liao)(liao)近(jin)年來(lai)也有(you)不(bu)少(shao)的發展：硬(ying)碳(tan)(tan)材(cai)料(liao)(liao)嵌鋰電(dian)(dian)位高，材(cai)料(liao)(liao)中有(you)微孔因此(ci)反應動力學性(xing)能良好；而(er)軟碳(tan)(tan)材(cai)料(liao)(liao)與電(dian)(dian)解(jie)液相容(rong)性(xing)好，MCMB材(cai)料(liao)(liao)也很有(you)代表性(xing)，只是硬(ying)軟碳(tan)(tan)材(cai)料(liao)(liao)普遍效(xiao)率偏低(di)，成本(ben)較高(而(er)且想像石(shi)墨一樣便宜恐怕(pa)從工業角(jiao)度上看希望不(bu)大)，因此(ci)目前用量遠不(bu)及石(shi)墨，更(geng)多用在一些特(te)種電(dian)(dian)池上。

C、鈦(tai)酸鋰(li)如何？簡單說一下：鈦(tai)酸鋰(li)的(de)優點是(shi)功率密度高(gao)，較安(an)全，缺點也明顯，能量密度很(hen)低(di)，按Wh計算(suan)成本很(hen)高(gao)。因此對(dui)(dui)于鈦(tai)酸鋰(li)電池的(de)觀點是(shi)一種有用(yong)的(de)在(zai)特定(ding)場合(he)下有優勢的(de)技術，但是(shi)對(dui)(dui)于很(hen)多(duo)對(dui)(dui)成本、續航里程(cheng)要求較高(gao)的(de)場合(he)并不太適用(yong)。

D、硅負極材料是重要的(de)(de)發(fa)展方向，但是如何(he)在(zai)納(na)米化追(zhui)求性(xing)能(neng)與電池工(gong)業對于材料的(de)(de)一般微(wei)米級的(de)(de)要求方面達到一個平(ping)衡，仍是比較(jiao)有挑戰(zhan)性(xing)的(de)(de)工(gong)作。

3、電池隔膜

對于功率(lv)型電(dian)池，大(da)電(dian)流工作(zuo)對其安(an)(an)(an)全(quan)、壽命上提供了更高(gao)的要求(qiu)。隔膜(mo)涂層技術(shu)是繞不開的，陶瓷涂層隔膜(mo)因為其高(gao)安(an)(an)(an)全(quan)、可以消耗電(dian)解液(ye)中雜(za)質等特性(xing)正在迅速推開，尤其對于三元電(dian)池安(an)(an)(an)全(quan)性(xing)的提升效(xiao)果格外顯著。

陶瓷隔(ge)(ge)膜(mo)目(mu)前(qian)主要使(shi)用(yong)的(de)(de)體(ti)系是(shi)把氧化鋁顆粒涂(tu)布在(zai)傳統隔(ge)(ge)膜(mo)表面，比(bi)較新穎的(de)(de)做法是(shi)將固態電解質纖維(wei)涂(tu)在(zai)隔(ge)(ge)膜(mo)上，這(zhe)樣(yang)的(de)(de)隔(ge)(ge)膜(mo)的(de)(de)內阻更(geng)低，纖維(wei)對于隔(ge)(ge)膜(mo)的(de)(de)力學(xue)支撐效果更(geng)優(you)，而且(qie)在(zai)服役過程中(zhong)其堵(du)塞隔(ge)(ge)膜(mo)孔的(de)(de)傾向(xiang)更(geng)低。涂(tu)層(ceng)以后(hou)的(de)(de)隔(ge)(ge)膜(mo)，穩定(ding)性好，即使(shi)溫度比(bi)較高，也不容易收(shou)縮(suo)變形導致短(duan)路。

4、電池的電解液

電解液對于快(kuai)充鋰離子(zi)電(dian)(dian)池的(de)性(xing)(xing)能(neng)影響很(hen)大。要(yao)保(bao)證(zheng)電(dian)(dian)池在快(kuai)充大電(dian)(dian)流下的(de)穩定和安全性(xing)(xing)，此時(shi)電(dian)(dian)解液要(yao)滿足以下幾個特性(xing)(xing)：A)不能(neng)分解，B)導電(dian)(dian)率要(yao)高(gao)，C)對正負極材(cai)料是惰性(xing)(xing)的(de)，不能(neng)反(fan)應或溶解。

如(ru)果要達到這幾個要求，關鍵要用到添加(jia)劑(ji)(ji)和功能(neng)(neng)電(dian)解(jie)質。比如(ru)三(san)元快充電(dian)池的(de)安(an)全受其影響很(hen)大，必須向其中加(jia)入(ru)各種抗高(gao)(gao)溫(wen)類、阻(zu)燃類、防過充電(dian)類的(de)添加(jia)劑(ji)(ji)保(bao)護，才能(neng)(neng)一定程度上提高(gao)(gao)其安(an)全性。而鈦(tai)酸鋰電(dian)池的(de)老大難問題，高(gao)(gao)溫(wen)脹氣，也得靠高(gao)(gao)溫(wen)功能(neng)(neng)型電(dian)解(jie)液(ye)改(gai)善(shan)。

5、電池結構設計

典型的(de)一(yi)個優化策略就是(shi)疊層式VS卷繞式，疊層式電池的(de)電極之間相(xiang)當于是(shi)并聯(lian)關(guan)系(xi)，卷繞式則(ze)相(xiang)當于是(shi)串聯(lian)，因此前者內阻要小的(de)多，更適(shi)合用于功率型場合。

另外也可以(yi)在極(ji)耳數目上下功夫，解決內阻和散熱問題。此外使用高電(dian)(dian)導的電(dian)(dian)極(ji)材料、使用更多的導電(dian)(dian)劑、涂(tu)布更薄的電(dian)(dian)極(ji)也都是(shi)可以(yi)考慮的策略(lve)。

總之(zhi)，影(ying)響電(dian)(dian)池內部電(dian)(dian)荷移動和(he)嵌入電(dian)(dian)極孔穴速(su)率的因素，都會(hui)影(ying)響鋰(li)電(dian)(dian)池快(kuai)速(su)充電(dian)(dian)能力。