锂电池快速充电知识【钜大锂电】

有关对锂离子电池快速充电的认识:

用这个图来说明电池充电的过程。横坐标为力矩，纵坐标为电压。在锂离子电池充电开始时，会有一个小电流的预充电过程，即CC预充电，其目的是为了使正极和负极的数据平静下来。之后，电池状态稳定，可以调节高电流充电，即CC快速充电。最后，进入恒压充电模式(CV)。关于锂离子电池，系统检测到电压达到4.2v后，开始恒压充电模式，充电电流逐渐减小，直到小于一定值。

在整个过程中，不同的电池有不同的充电电流规格。例如3C产品的电池规格一般为0.1-0.5c，大功率动力锂电池的充电规格一般为1C。选择较低的充电电流也要考虑到电池的安全性。因此，一般所说的快速充电，就是比标准充电电流高几倍到几十倍。

有人说，锂离子电池充电就像倒啤酒，速度快，倒啤酒的速度也快，但泡沫很多。慢慢地倒，慢慢地倒，但是大量的啤酒，非常真实。快速充电节省了充电时间，但也会对电池本身造成很大的损害。由于电池内部存在极化现象，最大可接受充电电流会随着充放电周期的新增而减小。当充电电流较大且持续时，电极上的离子浓度增大，极化程度增大。电池端电压不能直接对应充电/能量的线性比例。同时，大电流充电内阻的增大会导致焦耳热效应(Q=I2Rt)的加剧，从而带来电解液的反应分解、产气等一系列副用途。风险系数会突然增大，对电池安全出现影响，非动力锂电池的寿命必然会大大缩短。

01阳极材料

锂离子电池快速充电过程是锂离子在正极数据中迅速进入负极的过程。正极数据的粒度大小会影响电池电化学过程中的响应时间和离子扩散路径。然而,随着数据粒度的降低,制浆生产将严重的粒子聚集,形成松弛和不均匀,同时,纳米粒子将会下降的压实密度电极,在充电和放电的过程与电解液接触面积新增的副用途,影响电池的功能。

比较可靠的方法是涂覆法对正极数据进行修正。例如，LFP本身的导电性不是很好。将碳数据或其他数据涂覆在其表面后，可以提高电导率，有利于电池的快速充电功能。

02阴极材料

锂离子电池快速充电意味着锂离子迅速退出并游到阴极，这就要求阴极数据具有快速嵌入锂的能力。用于锂离子电池快速充电的阴极数据包含碳数据、钛酸锂数据等新数据。

碳数据,因为嵌入的锂可能类似于潜在的分离锂,锂离子通常被优先是嵌入石墨的传统充电,但快速充电或低温条件下,锂离子可能是分离的外表面形成枝晶锂。枝晶锂刺破SEI会造成Li+二次损耗，降低电池容量。当金属锂达到所需的量时，它会从负极生长到膜上，造成电池短路的风险。

LTO属于零应变的含氧负极数据。电池工作时不会出现SEI，与锂离子结合更强，满足快速充电、快速释放的要求。同时，由于SEI不能形成，负极数据会直接与电解液接触，从而促进副反应的发生。LTO电池的产气问题长期无法解决，只能通过表面改性来缓解。

03电极的液体

如前所述，在快速充电过程中，锂离子迁移速度和电子传输速率并不一致，因此电池会有较大的极化。为了使电池极化引起的负面反应最小化，电解液的发展要以下三个方面:解离度高的电解质盐;2.2、溶剂复合粘度低;3.接口控制-降低膜阻抗。

04生产过程与快速充电的连接

从正极和负极数据前，电极液等3个关键数据对其要求分析并影响快速充电，下面讲影响较大的工艺方法。电池制造工艺参数直接影响电池激活前后电池各部位锂离子的去除阻力，因此电池制备工艺参数对锂离子电池功能性能有重要影响。

(1)尺寸

有关膏体的性质，一方面是要附着均匀分散的导电剂。因为导电剂均匀分布在活性物质的粒子,就可以形成一个相对统一的导电网络之间的活性物质和活性物质与集流体之间,收集可利用微电流的功能,降低接触电阻,提高电子的运动速度。二是防止导电剂过度分散。在充放电过程中，正极和负极数据晶体的结构会发生变化，从而可能构成导电剂的剥离和跌落，从而新增电池的内阻，影响电池的功能。

(2)密度极片面

从理论上讲，倍增器电池和大容量电池不能兼而有之。当阳极和阴极的密度较低时，可以提高锂离子的扩散速度，降低离子的阻力和电子迁移。表面密度越低，极板越薄，由于在充放电过程中锂离子的不断插入和喷射，极板结构的变化越小。但是，假如表面密度过低，会降低电池的能量密度，新增成本，所以要综合考虑表面密度的需求。下图是锂钴氧化物电池在6C充电1C的例子。

(3)电极片涂层均匀

之前有朋友问过，很片面的密度不一致对电池会有影响吗?这里借此机会说一下，有关快速充电的功能，重要是底片的一致性。假如负表面的密度不一致，轧制后的活物质内部孔隙度会有很大的不同。孔隙率的差异会引起内部电流弥散的差异，影响电池形成阶段SEI的组成和功能，最终影响电池的快速充电功能。

(4)板材压实密度

极板为何压实?一是电池能量的提高，二是电池功能的提高。最佳压实密度随电极数据的变化而变化。随着压实密度的提高，电极片的孔隙率越小，颗粒间的连接越紧密，在相同表面密度下，电极片的厚度越小，从而减少了锂离子的迁移路径。当压实密度过高时，电解液水分效果不好，可能会损坏数据结构和导电剂的分布，以后会出现绕线问题。同一锂钴氧化物电池充电6C，放电1C。压实密度对流量比容的影响如下图所示:

05老化等等

对碳负极电池来讲，成老化是锂离子电池的关键工艺，这个过程会影响SEI的质量。电池的厚度不均匀或结构不稳定会影响电池的快速充电能力和循环寿命。

除了以上几个重要因素外，电池的制造、充放电标准也会对锂离子电池的功能出现较大的影响。随着使用时间的延长，电池充电率应适度降低，否则会新增极化。

结论

锂离子电池快速充放电的实质是锂离子可以在正极和负极之间迅速引爆数据。电池数据的特性、工艺规划和充放电准则都影响大电流的充电功能。