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【基础科普】快充&超快充伤电池吗?

本文非常基础,是主要面向普通人的一个科普。业内专业人士基本可以不看(不过你要是被朋友问着要求科普的话,倒是可以看看:))

结论:一般的快充不太伤,超快充伤。

电池的老化有两种(图1):

一种是循环老化(cycle aging),就是充电-放电过程中的老化,有可能有应力、裂纹产生,SEI增加消耗电解液,并有可能在滥用时析锂等一系列机理(图2)导致的,这方面文章很多。一般来说,充放电条件越苛刻——更大的倍率,应力,以及过高和过低温度,会有明显加速的老化。

一种则是日历老化(calendar aging),就是电池不用放在那存储,因为电极材料和电解液的副反应,慢慢老化的过程。一般来说,比较高的SOC电量状态以及更高的温度同样会加速老化。至于这种老化对应机理,很多同样也可以从下图中得到,这里就不一一细分讲解了。

图2,老化-失效机理,摘自《锂离子电池失效分析概述》

一般来说,只要是条件越严苛,老化会越快,常常有以上两种机理共同作用。但是注意了:如果电芯做的好,可以使用的不导致明显衰减加减的窗口会变得更宽,就是在很宽的条件范围内使用,你会觉得:好像衰减没有变化啊——也就是你感觉到了“不伤电池”。

举一下例子,对于很多验证充分的产品,像特斯拉的MODEL 3/Y,Recurrentauto在22年做了一个报告,研究结果下图3/4说明:tesla model 3/y用快充和不太用快充的寿命差别不大——这说明了快充不伤电池了?

其实很难这么说——上面俩图的这个“快充”也只是在20%~80%电量区间的平均充电功率对应倍率大概1.5C,对应时间大概22分钟。

平均1.5C的充电功率,很大么??这种倍率带来的额外的老化效果当然不会太明显,离这电池的析锂/老化边界还早呢。

平均1.5C的充电功率

我做过一些等效平均1c的循环实验,这时候电池的老化表现常常很优秀,和1/3c差不多,不是什么难想象的事。而上探到1.6c,同样不算太极端工况,衰减小到和一般使用差不多,有什么奇怪的?

不仅如此,刚才两个图说的这个其实只是特斯拉车型官方允许最大曲线,而实际上使用者去真的直流桩上充,能保证每次都一直用最大值充吗?如果只是一个几十kW的直流桩呢(肯定更常见不是?),以及真充起来被周围分走功率的情景更是大多数,每次能跑最大充电功率的可能性太低了。这样进一步算下来,这些快充/直流工况的集合几乎板上钉钉的比平均1.5C低,很可能实际也就是1C出头的样子,进一步靠近了我刚才的观点:平均1C左右,造成的衰减加速就更可以忽略了。

而且这也进一步说明了:不管是LG供的三元版,还是宁德供的铁锂版,产品的循环寿命都不错,也就是刚才说的:不会明显衰减加速的工作窗口相对较宽。

那什么情景更“伤”电池呢?

你要想问伤电池循环的工况,那肯定还是得看目前的这些快充性能更极致的产品的最严苛工况,因为热,电,应力的边界比较迫近了,这才是核心要评估的点,比如10c产品,要不要拉辆车每天一个10c充充看看?我很期待呀。

以及如果是日历工况,就更简单了:天天20度存储当然好,30度可能也行,40度呢?50度呢?可就不一定了。以及尽量不要充满了电存储——半电储存更好。而你如果要问我多少度存才一定好或者不好?这个如前所说,取决于化学体系的特性以及厂家研发的能力做出的这个“窗口”,没法简单给出一个答案。但是总体来说,室温+中电量存储,对于日历/存储寿命是比较好的。

以及其实大家如果不是天天快充,做的是混合工况充电,那一般应该没什么大问题,尤其是用料实验证多经验足的厂家的产品更可以信赖。更何况你真实使用中,因为桩的功率取决于当时供电条件,旁边人跟你抢功率发挥不了最大边界充电值的现象那是太常见了,所以真实条件下你能充到最大功率的可能性更低。

所以,偶尔快充一次,没有大问题,放心充。

当然,如果你真能老是顶着边界快充,那就不太好了,建议保守一些。

存储电池,中电量室温存储,更好。

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  • 原文链接https://page.om.qq.com/page/Ozj_5FTJL7LGvSRfe7Rogr6Q0
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