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超级快充:高效出行背后的巨大隐患



快速充电虽然方便我们的生活,但也伴随着一定的风险。它可能会损害电池并增加电池自燃的风险。


超级快充时代来临 

在最近举行的上海光伏展览会上,一款引人注目的快速充电设备迅速成为众人瞩目的焦点。华为的超级快充系统成为这场展会的亮点,声称实现了令人惊叹的“充电一秒钟,续航一公里”的壮举。不仅仅是华为,小鹏、广汽、吉利等车企也在近年来纷纷推出了令人惊艳的超级快充产品。比如,小鹏的S4充电桩单桩最大功率可达480千瓦,最大电流高达670安培,仅需5分钟即可为车辆增加210公里的续航里程;广汽埃安的A480充电桩同样能在短短5分钟内实现充电,并延长续航里程200公里;去年,吉利推出了威睿超级快充桩,号称“充电5分钟,续航300公里”… 


这些超级快充产品如同春天的雨后春笋一般,迅速融入我们的日常生活。它们的快速发展得益于全球新能源汽车市场的蓬勃发展。新能源汽车的渗透率提升推动了充电桩需求的迅猛增长。随着《推动能源电子产业发展的指导意见》、《“十四五”扩大内需战略实施方案》、《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》等一系列政策的相继发布,我国的充电桩产业已进入快速建设阶段 。


就在上个月中旬,国家发展改革委和国家能源局联合发布了《关于加快推进充电基础设施建设,更好支持新能源汽车下乡和乡村振兴的实施意见》。该意见明确强调了加强公共充电基础设施布局建设的重要性,同时着力实现适宜使用新能源汽车地区充电站“县县全覆盖”和充电桩“乡乡全覆盖”的目标。由此政策可见,我国已将充电桩建设列为“新基建”重要组成部分,注入了强劲的发展动力。新能源汽车充电问题一直被看作是推广新能源汽车的最后一道难题,而其中充电速度则是目前最需要改进的方面。为了解决车主们对充电的焦虑,许多企业开始全力研发超级快充产品。


那么,究竟什么是所谓的"超充"呢?在行业内,通常将功率达到120千瓦及以上的品牌专属直流充电桩定义为超级快充。


用通俗的话来说,每小时1千瓦的充电功率可以理解为“1小时充1度电”,而60千瓦的充电功率就意味着“1小时内可充入60度电”。简单来说,就是大功率,猛猛充电。


超级快充,“泡沫”多多

1、频繁快充加速了电池电芯的极化
一般在锂离子电池充电过程中,电极内部的锂离子扩散速度相对较慢,而电解液的扩散速度较快。这种扩散过程主要由电极内部的扩散控制。由于锂离子在电极颗粒内的迁移速度远远小于电极表面上发生的电化学反应速度,导致电极出现了浓差极化现象,进一步增加了正负极之间电势差偏离平衡电势的程度。
当充电电流持续较大时,电极处的锂离子浓度会升高,加剧了极化现象。这样一来,电池的端电压就无法直接与充入的电量/能量成线性比例关系。同时,大电流充电还会导致内阻增加,进一步加剧焦耳发热效应,并引发一系列副反应,例如电解液的分解和产气等问题。这些因素使电池的危险性急剧增加,对电池的安全性产生负面影响,并且非功率型电池的使用寿命必然会大幅缩短。


2、频繁快充可能导致电芯析晶
在充电过程中,我们对于锂离子的控制实际上是很弱的。我们只能保证锂离子会迁移到负极表面,但无法保证锂离子会均匀的分布在负极表面。而在锂电池快充即意味着锂离子快速脱出并“游向”负极,这时候就需要负极材料具有快速的嵌锂能力。用于锂电池快充的负极材料包括碳材料、钛酸锂及其它的一些新型材料。对于碳材料来讲,由于嵌锂电位和锂析出的电位差不多,常规充电的情况下一般是锂离子优先嵌入石墨,但是在快充或低温条件下,锂离子可能会在表面析出形成枝晶锂(又称析晶)。枝晶锂会刺穿隔膜(SEI),会造成Li+二次损耗,降低电池容量。当锂晶体达到一定量后就会从负极向隔膜生长,造成电池短路的危险,严重时会引起车辆自燃,造成不可挽回的后果!


还有一点需要注意,大多数商家在宣传快速充电时,通常强调的是在很短的时间内充满电池的80%,而不是完全充满100%。这是因为在快速充电状态下,电池的强化程度和内阻会急剧上升,因此无法保持原有的电流继续输送到电池中,而会转为慢速充电。这也是为什么很多企业通常只宣传电池快速充到80%所需的时间,而不提及充满电所需的时间。因为在快速充电达到80%后的剩余20%,充电时间会更长。
除此以外,还有快充一直为人诟病的“虚电”现象。快速充电会导致电池发热,因为在快速充电时,电池由于大电流的作用而内部升温,分子会更加活跃,给人一种电池已充满电的错觉。然而实际上,在快速充电过程中,充入电池的实际电量要比慢速充电少约10%左右。这就是为什么会出现所谓的“虚电”现象。


总结一下,快速充电虽然方便我们的生活,但也伴随着一定的风险。它可能会损害电池并增加电池自燃的风险。因此,作为车主,我们应该谨慎考虑自己的充电方式,选择正确的充电方式。在非紧急情况下,尽量使用慢速充电设备。同时,作为充电桩厂商,我们应该不断提升充电桩的质量,确保我们的快速充电设备符合质量标准,生产出能够让客户满意的产品!这样才能在享受快速充电便利的同时,保障安全和用户体验。