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黄学杰:做快充电速度并不难 要考虑安全性和电池寿命

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时间:1900/1/1 0:00:00

9月27日,第一电网举办了第八期公开课。本次公开课的主题是“充电五分钟、开车两小时的时代即将到来?”在本次公开课堂上,邀请了汽车制造商、电池公司、充电运营商等企业代表和行业专家,探讨了充电的必要性、进展以及未来是否有市场空间。中国科学院物理研究所研究员黄学杰从电池工作原理的角度介绍了快速充电遇到的障碍以及发展快速充电需要考虑的各种因素。以下是根据黄学杰的演讲内容整理的。

Discovery, Nissan

黄学杰,中国科学院物理研究所研究员

锂电池的工作原理主要取决于锂离子在正极和负极之间来回移动。充电是将锂离子从正极移动到负极的过程。锂离子从材料中出来是一个快速的过程,而锂离子进入材料是一个缓慢的过程。对于石墨材料来说,当锂离子出来时,它们比进去时快100多倍,速度差是两个数量级,因此更容易放电,更难充电。因此,一些企业说“改进正极可以让电池在五分钟内充电多少电”,这完全令人难以置信,因为充电不是正极,而是负极。

今天的电池材料体系,负极材料是石墨,还有其他碳材料,最近添加了氧化硅,以及快速充电的碳酸锂,它们实际上有不同的特性。当锂离子被大量充电时,它首先通过电解质扩散,这使得在低温下很难充电,因为在低温下,电解质的电功率不够,离子的扩散速度不够。在低温下快速充电将变得更加困难。

当电池无法充电时,会出现两个问题。锂离子不能在电解质中传输是一个问题。然而,在锂离子从电解质输送到电极界面后,入口门太小,锂离子无法进入。进入后,房间太拥挤了,挤在门口更危险。车门处的积聚会导致短路。温度越低,问题就越严重。

消费者对快速充电有需求。如果普通汽车的充电功率增加,时间就会相应缩短。几分钟内充满电并不是一件好事,但这种快速充电在一小时甚至半小时内是否有意义,取决于电池和充电基础设施能否满足要求,这涉及到安全问题。

除了安全问题外,包括充电模式在内的快速充电还会影响电池的寿命。将电池的电压上限设置得稍高是以降低寿命为代价的。当快速充电时,更高的温度可以达到这种效果,但要以牺牲电池寿命为代价。这在刚开始使用车辆时可能并不明显,但之后对电池的影响会更加明显。

电池寿命也与充电和放电的深度有关。例如,手机电池在充电90%时停止,超过20%时开始充电,这比其他电池每次充满电和关机时充电的时间要长得多。因此,对于锂电池来说,中间的更好。

以快速充电为例,美国国家实验室使用日产聆风在不同充电条件和不同温度下进行了实验。主要实验是50kW直流快速充电和33kW交流快速充电之间的差异。通过实验发现,如果温度能更好地保持电池的温度,电压就能得到更好的控制,影响也不会太大。合理的快速充电有两个条件,一个是温度可以控制,另一个是电压不能升压,这应该在电压范围内进行。

综上所述,快速充电不仅要关心速度,还要关心安全性和电池寿命。电池寿命与充电和放电的深度密切相关。合理的收费……

快速充电对电池没有影响,但高速率的快速充电会对电池产生影响。9月27日,第一电网举办了第八期公开课。本次公开课的主题是“充电五分钟、开车两小时的时代即将到来?”在本次公开课堂上,邀请了汽车制造商、电池公司、充电运营商等企业代表和行业专家,探讨了充电的必要性、进展以及未来是否有市场空间。中国科学院物理研究所研究员黄学杰从电池工作原理的角度介绍了快速充电遇到的障碍以及发展快速充电需要考虑的各种因素。以下是根据黄学杰的演讲内容整理的。

Discovery, Nissan

黄学杰,中国科学院物理研究所研究员

锂电池的工作原理主要取决于锂离子在正极和负极之间来回移动。充电是将锂离子从正极移动到负极的过程。锂离子从材料中出来是一个快速的过程,而锂离子进入材料是一个缓慢的过程。对于石墨材料来说,当锂离子出来时,它们比进去时快100多倍,速度差是两个数量级,因此更容易放电,更难充电。因此,一些企业说“改进正极可以让电池在五分钟内充电多少电”,这完全令人难以置信,因为充电不是正极,而是负极。

今天的电池材料体系,负极材料是石墨,还有其他碳材料,最近添加了氧化硅,以及快速充电的碳酸锂,它们实际上有不同的特性。当锂离子被大量充电时,它首先通过电解质扩散,这使得在低温下很难充电,因为在低温下,电解质的电功率不够,离子的扩散速度不够。在低温下快速充电将变得更加困难。

当电池无法充电时,会出现两个问题。锂离子不能在电解质中传输是一个问题。然而,在锂离子从电解质输送到电极界面后,入口门太小,锂离子无法进入。进入后,房间太拥挤了,挤在门口更危险。车门处的积聚会导致短路。温度越低,问题就越严重。

消费者对快速充电有需求。如果普通汽车的充电功率增加,时间就会相应缩短。几分钟内充满电并不是一件好事,但这种快速充电在一小时甚至半小时内是否有意义,取决于电池和充电基础设施能否满足要求,这涉及到安全问题。

除了安全问题外,包括充电模式在内的快速充电还会影响电池的寿命。将电池的电压上限设置得稍高是以降低寿命为代价的。当快速充电时,更高的温度可以达到这种效果,但要以牺牲电池寿命为代价。这在刚开始使用车辆时可能并不明显,但之后对电池的影响会更加明显。

电池寿命也与充电和放电的深度有关。例如,手机电池在充电90%时停止,超过20%时开始充电,这比其他电池每次充满电和关机时充电的时间要长得多。因此,对于锂电池来说,中间的更好。

以快速充电为例,美国国家实验室使用日产聆风在不同充电条件和不同温度下进行了实验。主要实验是50kW直流快速充电和33kW交流快速充电之间的差异。通过实验发现,如果温度能更好地保持电池的温度,电压就能得到更好的控制,影响也不会太大。合理的快速充电有两个条件,一个是温度可以控制,另一个是电压不能升压,这应该在电压范围内进行。

综上所述,快充不仅要关心速度,还要关心……

关于安全性和电池寿命。电池寿命与充电和放电的深度密切相关。合理充电和快速充电对电池没有影响,但高速率的快速充电会对电池产生影响。

标签:发现日产

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