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一文带你科普 快充真的对电池有伤害吗?

来源:王力汽车网 作者:admin 时间: 2024-05-15 浏览次数:

对于经常用纯电车跑运营的卡友来说,想必都会有一个共同的用车习惯:那就是能用慢充不用快充,少用快充会对电池好!

一文带你科普 快充真的对电池有伤害吗?

尤其是在运输领域中的纯电商用车,其使用特性导致了纯电商用车每日可能需要多次充电补能,这个时候就有很多卡友会产生纠结,到底该不该用快充?快充对电池到底有什么伤害?我应该怎么正确地充电?那么今天,给各位卡友做个小科普,主要分析以下几个方面:

●  电池充电到底是什么原理?

●  快慢充的决定因素是什么?

●  快充是否会伤电池?

●  如何正确地给电车充电?

当然,今天小编讨论的内容是从理论层面出发,更多是代表一个“通常情况”,如果您有任何的见解,欢迎在下方评论区留言讨论!

充电到底是什么原理?

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简单来说,目前在纯电商用车之上,大多采用锂电池技术(磷酸铁锂、锰酸锂等),锂电池的充电和放电均为化学反应,通俗的讲就是锂离子在正极和负极之间的脱嵌与嵌入。和咱们日常所用的手机电池类似,锂离子通过电解液在正极-负极-正极之间来回运动,在这样的过程中释放和存储能量。

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充电过程

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1,当给锂电池充电时,正极上的锂原子会分解成锂离子和电子。锂离子通过电解质移动到负极,而电子则通过外部电路(如充电器)到达负极。

2,在负极,锂离子与电子结合形成锂原子,并嵌入到负极的材料中(通常是石墨)。这个过程使负极处于富锂状态。

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放电过程

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1,当锂电池放电时,嵌在负极材料中的锂原子会重新分解成锂离子和电子。锂离子通过电解质回到正极,而电子则通过外部电路(如用电设备)回到正极。

2,在正极,锂离子与电子结合形成锂原子,并嵌入到正极材料中(如钴酸锂)。这个过程使正极恢复到高电位状态。

(脱嵌与嵌入过程小科普:纯电车在充电时,电池组中的锂离子从正极脱嵌,通过隔膜从正极移动到负极,经过电解质嵌入负极,放电时锂离子以相同方式反向嵌入正极。)

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这种过程和咱们日常所用的手机电池类似,锂电池具有高能量密度、长循环寿命和相对稳定的性能。同时,由于锂电池在充放电过程中不涉及金属锂的溶解和沉积,因此其安全性也相对较高。

什么是快慢充 决定因素有哪些?

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了解完了锂电池充电原理之后,接下来,我们再来看看什么是快充和慢充。目前,电动汽车主要有两种充电模式:快充和慢充(超充属于快充的范畴),不管快充还是慢充,都是在外部电能的作用下将电芯正极的锂离子迁移到电芯负极的过程。而快充和慢充的区别就在于充电过程中电芯正极锂离子Li+迁移速度的快慢。

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平时说的慢充就是用标准充电电流进行充电(一般是交流电),而快充用高于标准充电电流数倍至数十倍不等的电流进行充电(一般是直流电)。快慢充之间的衡量单位用充电倍率(C)来表示。充电倍率(C)是指电池在规定的时间内充电至其额定容量时所需要的电流值,它在数值上等于电池额定容量的倍数,即:充电倍率(C)=充电电流/电池额定容量。

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通过这个公式我们不难看出,充电电流越大,充电速度越快。所以我们可以得出,快充就是在短时间内为电池充入大量电量,它的充电功率大,电流和电压都相对较高,充电时长也就越短。

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不过我们需要知道的是,快充并不是从0-100%都是通过大电流充电,大多都是分成三个阶段:1,预充电状态;2,大电流恒流充电;3,恒压充电。如果咱们卡友关注充电速度变化,我们就会看出一开始充电的速度快速攀升;然后到达峰值之后恒定;之后随着电量越满,充电速度就会越慢。

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值得一提的是,充电时间由电压和电流共同决定,充电时间=电池能量/充电功率。因此,增大充电功率可以缩短充电时长,而充电功率由电压和电流共同决定:功率=电压X电流。所以想要缩短充电时间,有两种方法:大电流和高电压。

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大电流快充和高电压快充是快充技术的两种主要实现方式,它们之间存在一些明显的区别,首先是成本问题:高电压快充则是通过提高充电电压来实现快速充电。充电桩层面,只需要把原本低压的部分换成耐高压的、更改充电模块即可,整体改动较少,成本相对可控。

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其次是原理方面的区别:大电流快充是通过提高充电电流,保持充电电压不变或略有提升,从而提高充电功率的技术方案。这种方案可以直接将适配器端输出的直流电输入到车端或手机端,无需二次转换,节省能量损耗和散热问题,同时也减少了对元器件的耐压要求。

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最后是散热方面:由于大电流快充电流较大,根据焦耳定律(Q=I²RT),电流通过导体产生的热量和电流的二次方成正比,因此大电流快充对于散热要求非常高,而高电压快充由于电流相对较小,散热问题相对较轻,目前则更广泛地应用于电动汽车领域。

快充真的伤电池吗?

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那么快速充电是否会伤电池?首先我们要明确的是,电动车的电池组其实跟咱们手机电池差不多,电池用久了,经过了多次的充放电、寿命都会相应降低,究其原因,离不开锂电池之中一个叫电芯析晶(锂枝晶)的情况出现。

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前文介绍过,锂离子电池运作的本质就是锂离子在正负极之间的运动,然而在充电过程中,受制于材料的限制,嵌锂的过程是不均匀的,锂离子可能会在负极表面沉积,形成锂金属。当锂金属不断沉积,就会形成我们经常听到的电芯析晶(锂枝晶)。

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电芯析晶(锂枝晶)的生长会导致锂离子电池在循环过程中电极和电解液界面的不稳定,破坏生成的固体电解质界面(SEI)膜,电芯析晶(锂枝晶)在生长过程中会不断消耗电解液并导致金属锂的不可逆沉积,形成“死锂”,导致电池容量降低,降低电池使用寿命,而且甚至还会刺穿隔膜导致锂离子电池内部短接,造成电池的热失控引发燃烧爆炸。

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关于快充是否会伤电池这个问题,小编查了许多资料发现。有一家电池研发公司进行过快慢充实验,结果表明使用快充并没有更多地对动力电池造成损伤,另外还有一家名为“Recurring Automatic”的美国研究机构就对上万辆特斯拉汽车进行了跟踪和记录,最终验证的结果也是用快充和慢充对电池使用寿命的影响是相当的。

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其实,单纯说充电桩和电池来说,快充不可避免地会出现电池充放电时的物理变化、高温等问题的出现,肯定会损伤电池,那么为什么会出现快充和慢充对电池使用寿命的影响是相当的这一结论的存在?原因在于电池管理系统。

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电动汽车的电池管理系统也称为BMS(Battery Management System),是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带。它的主要作用是提高电池的利用率,防止电池出现过度充电和放电情况,从而延长电池的使用寿命,并监控电池的状态。

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●  资料显示,电池管理系统的主要功能有以下五点:

1,监测电池状态:实时采集、处理、存储电池组运行过程中的重要信息,如电压、电流和温度等数据,以了解每块电池的性能和状态。

2,控制电池的充电和放电过程:通过准确的估计动力电池组的SOC值(剩余电量),使电池的SOC值控制在30%~70%的工作范围内,以优化电池的使用效率。

3,故障诊断与报警:当蓄电池组电量或能量过低需要充电时,或蓄电池组的温度过高、非正常工作时,系统会及时报警,以防止蓄电池过放电或过热而损害电池的使用寿命。

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4,电池组的热平衡管理:电池热管理系统是电池管理系统的有机组成部分,通过风扇等冷却系统和热电阻加热装置使电池温度处于正常工作温度范围内。

5,一致性补偿:当电池之间有差异时,系统会有一定措施进行补偿,保证电池组表现能力更强,并有一定的手段来显示性能不良的电池位置,以便修理替换。

拓展一下:除了电池管理系统之外,对电池材料工艺的升级也可以增加电池的性能,比如目前热度很高的硅碳负极概念,该概念有能量密度、循环稳定性、膨胀性低、导电性高、抗热性好、符合环保要求等优势,可以显著提升电池性能。

正确充电的姿势有哪些?

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虽然有电池管理系统和新材料可以在电池寿命周期中降低快充对电池的影响,但是小编认为,在我们卡友日常充电中,还是应该采取合理的充电方式。但是,充电方式并没有一个固定的“最佳”答案,因为它取决于多种因素,包括你的用车习惯、电池类型、充电设施的可用性以及你对电池寿命的考虑等,那么,小编就为大家介绍几条建议,我们卡友可以酌情考虑!

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首先,我们先要了解我们车辆上的电池到底是哪种?不同的电池种类有不同的充电需求和寿命特性。同时也有着不同的充电策略。

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其次,小编建议各位卡友“随用随充”。这种方式的好处是,它确保了电池始终保持在较高的电量水平,从而减少了电池深度放电的可能性,这对电池寿命是有益的。

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再次,小编建议各位卡友“快慢交替”。虽然我们目前的纯电商用车之上均配备了电池管理系统,但是小编还是建议大家不要十分频繁的使用快充,可以采用白天快充,晚上我们休息的时候采用慢充的方式。

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最后就是一些常用建议,比如充电时间不能过久或者过短、尽量不要在高温或者暴雨天气下充电等等,纯电车最佳的充电方法还是应该取决于个人的需求和实际情况,咱们卡友应该根据车辆情况、运营情况、充电设施分布、充电速度和成本等因素进行权衡。

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结语

一文带你科普 快充真的对电池有伤害吗?

最后,小编要说的是,随着电动汽车市场的不断发展,电池技术、超充技术、电池管理技术也在不断精进,只要我们卡友使用正规的快充设备和正确的充电方式,就可以在一定程度上减少快充对电池的损害。

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