電動(dòng)車發(fā)展的最大掣肘是什么？

——是電池。

圍繞電動(dòng)車的爭(zhēng)議，大部分都與電池脫不開關(guān)系，這里包括但不限于成本、續(xù)航、安全、用車便利性等一系列衍生問(wèn)題，不僅影響了消費(fèi)者的購(gòu)買決策，也讓電動(dòng)車車主感到憂慮。

電池是一門材料學(xué)，而材料學(xué)的發(fā)展往往不可預(yù)期。雖然電池的能量密度一年比一年高、續(xù)航能力一年一年強(qiáng)，但是“續(xù)航焦慮”這個(gè)詞始終沒有從消費(fèi)者的腦海里消失，說(shuō)到底，還是電池材料沒有出現(xiàn)革命性突破。

既然材料發(fā)展舉步維艱，那么就只能從充電技術(shù)上尋求轉(zhuǎn)機(jī)?！撼潆娙昼姟⑼ㄔ捯恍r(shí)』，這句經(jīng)典的廣告詞想必大家都有印象，智能手機(jī)帶動(dòng)了快充技術(shù)的大規(guī)模普及，如今，快充也成為了電動(dòng)車的標(biāo)配——30分鐘從30%充到80%，很大程度上節(jié)省了充電時(shí)間，緩和電動(dòng)車主對(duì)于充電的“麻煩”心理。

但隨之而來(lái)的又是一個(gè)新的問(wèn)題，快充究竟傷不傷電池呢？

電池的壽命

要解答這個(gè)問(wèn)題，我們得先弄明白電池的壽命。

大部分人有一個(gè)誤解，認(rèn)為鋰電池的壽命就是看充電的次數(shù)。其實(shí)不然，電池的壽命取決于電池的『完全充放循環(huán)次數(shù)』。它是指電池完成一次100%用電/充電的完整過(guò)程，譬如『電池從滿電到用光，然后一次性從0%充至100%』這是一次完整充放循環(huán)，『充一點(diǎn)用一點(diǎn)，分兩次從30%充到80%』也是一次完整充電循環(huán)。

于是我們有了一個(gè)基礎(chǔ)共識(shí)——在除去其他條件下的影響下，電池的壽命是固定的，且足以覆蓋車輛的生命周期。作為現(xiàn)在電動(dòng)車的主流配置，三元鋰電池的理論循環(huán)壽命在1500次左右，磷酸鐵鋰的壽命更長(zhǎng)，理論可達(dá)2000次。

但是理想和現(xiàn)實(shí)總是有差距，在實(shí)際使用中，有諸多的因素都在加快電池的損耗，包括溫度、過(guò)充過(guò)放以及快充。

快充傷不傷電池？

弄明白電池的壽命，我們接下來(lái)就說(shuō)快充的原理。

其它種類的電池（如燃料電池），工作時(shí)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化（Conversion）化學(xué)反應(yīng)，伴隨著物質(zhì)的轉(zhuǎn)化而釋放能量。但是鋰電池采用的是非常獨(dú)特的鋰嵌入（Intercalation）化學(xué)反應(yīng)，我們可以將電池內(nèi)部視作一個(gè)泳池：充放電時(shí)，鋰離子在正極與負(fù)極之間游來(lái)游去。

鋰電池中的正極為鋰化合物，負(fù)極為石墨。充電時(shí)，在電場(chǎng)作用下，鋰離子嵌入到負(fù)極的石墨碳層微孔，存儲(chǔ)能量；放電時(shí)，電解液發(fā)生反應(yīng)，這些帶電荷的鋰離子從負(fù)極脫嵌流向正極，使其處于富鋰狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程形成電流供電。

理想狀態(tài)下，只要正負(fù)極材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化，鋰離子電池就能保證長(zhǎng)時(shí)間、多次數(shù)循環(huán)，達(dá)到理想的工作壽命。

但是！快充之所以快，就是強(qiáng)行使鋰離子快速?gòu)恼龢O嵌出并嵌入負(fù)極，增大鋰離子的流量與速度。

快充時(shí)，由于鋰離子在電極顆粒內(nèi)部的遷移速率小于其表面發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)速率，因此會(huì)引起電極的濃差極化現(xiàn)象，使得正負(fù)極電極電勢(shì)差偏離平衡電勢(shì)。在電流很大時(shí)，電極負(fù)極（石墨）表面的一層半透膜 （SEI 膜——類似于隔離墻的存在，將電極材料和電解液分開，避免其發(fā)生反應(yīng)）會(huì)開始發(fā)生破裂，隨后電極材料和電解液產(chǎn)生反應(yīng)，電極材料被破壞。

持續(xù)快充，電極處的離子濃度進(jìn)一步升高，極化加劇。電極材料破壞越嚴(yán)重，能夠存儲(chǔ)的鋰離子就越少，可逆性變低，電池的容量就會(huì)出現(xiàn)衰減。同時(shí)，大電流充電，內(nèi)阻的增大會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱以及其它副反應(yīng)，如電解液的反應(yīng)分解、產(chǎn)氣等問(wèn)題。

這是短期的影響，再看長(zhǎng)期的影響。

快充帶來(lái)的發(fā)熱量與發(fā)熱不均勻，會(huì)成為電池?zé)崾Э兀═hermal Runaway）的潛在誘因，當(dāng)然，這個(gè)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)存在溫度臨界點(diǎn)。通常來(lái)說(shuō)，為了安全，電池的溫度零界點(diǎn)一般都非常高。但是快充的另一個(gè)負(fù)面效果——析鋰效應(yīng)（Li Plating）會(huì)降低這個(gè)溫度零界點(diǎn)。

前面說(shuō)到，鋰電池是基于鋰嵌入反應(yīng)（Intercalation）而設(shè)計(jì)的，當(dāng)負(fù)極電流過(guò)大或溫度過(guò)低時(shí)，負(fù)極電位低于Li／Li＋參考電極的電位，就會(huì)產(chǎn)生本不應(yīng)該出現(xiàn)的鋰轉(zhuǎn)化（Conversion）反應(yīng)，產(chǎn)生金屬鋰，這就是所謂的析鋰（Li Plating）。

長(zhǎng)時(shí)間析鋰后，電池內(nèi)部的鋰會(huì)形成像樹枝狀的結(jié)構(gòu)，俗稱鋰枝晶。讓我們看看它的樣子：

以前的主流學(xué)說(shuō)認(rèn)為，鋰枝晶會(huì)刺破電池導(dǎo)致短路（Internal Short Curcuit），但是這個(gè)說(shuō)法現(xiàn)在受到不少質(zhì)疑，而替代的理論是，鋰枝晶的樹狀結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致電池的臨界溫度大幅降低，進(jìn)而使熱失控風(fēng)險(xiǎn)增加。

也就是說(shuō)，快充時(shí)的熱效應(yīng)提高了電池溫度、析鋰效應(yīng)降低了臨界溫度，兩種負(fù)面效果里應(yīng)外合，增加了熱失控的風(fēng)險(xiǎn)。

那我們應(yīng)該怎么用快充呢？

當(dāng)然，我們并不想危言聳聽，不能一棒子打死說(shuō)快充就是不好，更不希望你買了電動(dòng)車就畏首畏尾。因?yàn)檫@些副反應(yīng)雖然不可避免，但是過(guò)程還是非常緩慢的，保守估計(jì)也要數(shù)百次快充才能對(duì)電池造成可見的傷害。

更何況，電動(dòng)車廠商也相應(yīng)的保護(hù)措施。

現(xiàn)在的電動(dòng)車上都會(huì)搭載BMS系統(tǒng)（Battery Management System），它是管理和監(jiān)控電池的中樞，負(fù)責(zé)調(diào)配、維護(hù)、保護(hù)電池的各個(gè)模塊，目的是保證電池工作效率、防止過(guò)充過(guò)放、延長(zhǎng)電池壽命、幫助電池正常運(yùn)行等等工作。

就拿快充來(lái)說(shuō)，BMS在快充時(shí)會(huì)智能調(diào)節(jié)快充的電流與電壓，在低電量的情況下使用大功率充電，當(dāng)電量超過(guò)80%后，就限制充電功率，改為涓流充電。這樣既享受了快充及時(shí)補(bǔ)能的便利性，也盡可能地減少了快充對(duì)電池的傷害。

這是車企在技術(shù)上的應(yīng)對(duì)措施，我們車主也可以從充電習(xí)慣上入手。

如果有機(jī)會(huì)裝個(gè)人充電樁就盡量裝，能慢充就慢充。如果在外只有快充可選，那么也盡量不要讓電量掉到太低，剩余20-30%就可以準(zhǔn)備充電了，同時(shí)，快充時(shí)不要追求一定得充滿，充到80%左右就可以拔槍了，一是80%之后的涓流充電耗時(shí)太久、二是也能主動(dòng)防止電池過(guò)充和電池過(guò)熱。

結(jié)語(yǔ)

總之，快充一定程度上緩解了充電的煩惱，但也不要過(guò)分依賴快充。慢充為主，快充為輔，是更加健康的選擇。

最后，舉一個(gè)可能不太恰當(dāng)?shù)谋扔鳎旱碗娏康碾姵鼐拖袷翘撊醯牟∪?，慢充就好比給病人喝瘦肉湯，讓他自己慢慢消化、吸收營(yíng)養(yǎng)；快充就是直接往病人的靜脈注射葡萄糖，讓他快速回復(fù)元?dú)?。但是我們都知道，我們沒病的時(shí)候，都是正常吃飯喝湯，而不是天天掛葡萄糖。