快充技術會導致電池的電極粉化破碎，電極的粉化和破碎是鋰離子電池常(chang)見(jian)的(de)(de)現象，在(zai)NCM、NCA和Si負極(ji)(ji)中我(wo)們都觀察到(dao)(dao)這一(yi)現象，電(dian)極(ji)(ji)的(de)(de)粉化(hua)和破碎導致的(de)(de)活性物質(zhi)損失是鋰離(li)子(zi)電(dian)池衰(shuai)降的(de)(de)常(chang)見(jian)機(ji)理。作者根(gen)據從微觀到(dao)(dao)宏觀的(de)(de)尺度(du)變化(hua)，將粉化(hua)和破碎現象分為以(yi)下幾類：1）活性物質(zhi)顆(ke)粒內部的(de)(de)裂紋；2）活性物質(zhi)顆(ke)粒與導電(dian)劑、粘(zhan)結(jie)劑分離(li)；3）電(dian)極(ji)(ji)與集流體之(zhi)間的(de)(de)剝離(li)。

導(dao)(dao)(dao)致電(dian)極(ji)粉化和破碎的(de)(de)原(yuan)因主要是快(kuai)充導(dao)(dao)(dao)致的(de)(de)電(dian)池(chi)內部的(de)(de)Li濃度(du)(du)的(de)(de)變化，在快(kuai)充的(de)(de)過程中(zhong)由(you)于脫Li和嵌Li速(su)度(du)(du)較快(kuai)，因此(ci)會在正極(ji)和負(fu)極(ji)內部都會產生較為顯著的(de)(de)Li濃度(du)(du)梯(ti)度(du)(du)，從而導(dao)(dao)(dao)致鋰離子電(dian)池(chi)內部的(de)(de)應力分(fen)布不均，進而導(dao)(dao)(dao)致了活(huo)性物質顆(ke)粒的(de)(de)破碎，電(dian)極(ji)的(de)(de)剝離等現象，引起活(huo)性物質的(de)(de)損(sun)失。

如何改善電池的快充電池性能

正負(fu)極活性物(wu)質的選(xuan)擇

傳(chuan)統(tong)的(de)鋰(li)(li)離子電(dian)池以石(shi)墨(mo)為負(fu)極活性物質，石(shi)墨(mo)的(de)嵌鋰(li)(li)電(dian)位(wei)與金屬(shu)Li接(jie)近(jin)，因(yin)此(ci)在(zai)大電(dian)流充(chong)電(dian)的(de)過程中非常(chang)(chang)容易出現析鋰(li)(li)的(de)問(wen)題(ti)，有(you)研究表(biao)(biao)明在(zai)石(shi)墨(mo)負(fu)極表(biao)(biao)面包覆(fu)一層1%的(de)Al2O3能(neng)夠(gou)將石(shi)墨(mo)負(fu)極在(zai)4000mA/g的(de)大電(dian)流密(mi)度下的(de)容量(liang)提升(sheng)到337.1mAh/g。此(ci)外，Li4Ti5O12材料雖然(ran)容量(liang)較低，但是其快(kuai)充(chong)性能(neng)非常(chang)(chang)優(you)異，并且具(ju)有(you)非常(chang)(chang)好的(de)循環(huan)穩定(ding)性，同時其較高的(de)電(dian)位(wei)也(ye)讓負(fu)極析鋰(li)(li)的(de)風險幾乎不(bu)存在(zai)，非常(chang)(chang)適合(he)作為快(kuai)充(chong)鋰(li)(li)離子電(dian)池的(de)負(fu)極材料。

除了(le)負(fu)極(ji)材料的(de)選擇，負(fu)極(ji)/電(dian)解液界面(mian)的(de)改造也是提升(sheng)鋰離子電(dian)池(chi)快充(chong)性(xing)能(neng)的(de)有效(xiao)(xiao)方(fang)法，石墨表(biao)(biao)面(mian)包覆無定形(xing)碳(tan)、金屬包覆和摻雜（如Cu和Sn）等都是改善石墨負(fu)極(ji)快充(chong)性(xing)能(neng)的(de)有效(xiao)(xiao)方(fang)法。同(tong)時石墨材料的(de)晶(jing)體結構也會對其(qi)倍率(lv)性(xing)能(neng)產(chan)生顯著的(de)影響，研究表(biao)(biao)明(ming)(ming)中(zhong)間(jian)相(xiang)的(de)軟碳(tan)的(de)快充(chong)性(xing)能(neng)要明(ming)(ming)顯好(hao)于(yu)中(zhong)間(jian)相(xiang)石墨和硬碳(tan)材料。

電極結構設計

除了(le)材料的選擇之外，如何(he)進行(xing)電極(ji)設計也對電池(chi)(chi)的快充(chong)性(xing)能有(you)顯著的影響(xiang)，例如研究(jiu)表明提(ti)(ti)升電極(ji)的孔隙率(lv)能夠有(you)效(xiao)(xiao)的提(ti)(ti)升電池(chi)(chi)的快充(chong)性(xing)能，同(tong)時提(ti)(ti)高N/P比(bi)也能夠有(you)效(xiao)(xiao)的減少負(fu)極(ji)析(xi)鋰的風險，提(ti)(ti)升電池(chi)(chi)的倍率(lv)性(xing)能。

電池結構設計

除了電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)的(de)結構設計，鋰離子電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)結構設計也對鋰離子電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)快充(chong)性能(neng)有(you)顯著的(de)影(ying)(ying)響(xiang)，極(ji)耳的(de)位置、材料、結構和焊接方式的(de)選擇都會影(ying)(ying)響(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)內(nei)部電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流的(de)分(fen)布，同(tong)時電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)形狀也會影(ying)(ying)響(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)內(nei)部溫度的(de)分(fen)布，進而(er)(er)影(ying)(ying)響(xiang)鋰離子電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)內(nei)部電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流的(de)分(fen)布，不均勻的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流分(fen)布更容易引起電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)極(ji)化增加(jia)，導致(zhi)局部析鋰，從(cong)而(er)(er)影(ying)(ying)響(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)快充(chong)性能(neng)。

電池組的設計

雖然(ran)對于(yu)(yu)鋰離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)快充(chong)性能的(de)(de)研究(jiu)比(bi)較(jiao)多，但是對于(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)組(zu)(zu)(zu)(zu)快充(chong)性能的(de)(de)研究(jiu)仍然(ran)比(bi)較(jiao)少(shao)，有研究(jiu)顯(xian)示(shi)日產聆(ling)風(feng)電(dian)(dian)(dian)動(dong)汽車的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)組(zu)(zu)(zu)(zu)在2C倍率充(chong)電(dian)(dian)(dian)時(shi)，衰降(jiang)速度要遠(yuan)遠(yuan)快于(yu)(yu)采(cai)用同樣充(chong)電(dian)(dian)(dian)速度的(de)(de)單(dan)體電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)，研究(jiu)顯(xian)示(shi)這主要是電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)組(zu)(zu)(zu)(zu)內部的(de)(de)單(dan)體電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)之間的(de)(de)積累的(de)(de)偏差導致的(de)(de)，因此電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)組(zu)(zu)(zu)(zu)快充(chong)性能的(de)(de)提升不但需要高性能的(de)(de)單(dan)體電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)，還(huan)對電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)組(zu)(zu)(zu)(zu)的(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)(dian)管(guan)(guan)理和熱管(guan)(guan)理系統提出了非常高的(de)(de)要求(qiu)。