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干貨分享 | 動力電池充放電原理及充電過程解析

發布時間：2023-08-18

? ? ? ?動力電池是決定電動汽車擁有超長續航能力的關鍵。以交流慢充和直流快充兩種充電方式為例，正確、合適的使用方式不僅能夠最大限度地發揮動力電池的動力，而且可以延長電池的使用壽命。本文介紹為大家介紹動力電池的充放電原理及過程，從而培養正確的使用習慣，確保電動汽車的持續長久續航。

一、充放電電子互逃

? ? ? ?目前，電動汽車企業使用的比較盛行的動力電池類型主要有兩種，磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池。不論是哪一種電池，其充電的過程大致可分為四個階段，即恒流充電階段、恒壓充電階段、充滿階段、浮充充電階段。

? ? ? ?在恒流充電階段，充電電流保持恒定，充入電量快速增加，電池電壓也隨之上升。到了恒壓充電階段，顧名思義，充電電壓會保持恒定，雖然充入電量會繼續增加，但是電池電壓上升緩慢，充電電流也會下降。到了電池充滿階段，充電電流下降到低于浮充轉換電流，充電器充電電壓降低到浮充電壓。在浮充充電階段，充電電壓會保持為浮充電壓。? ? ? ?鋰離子電池的充放電過程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中，同時伴隨著與鋰離子等當量電子的嵌入和脫嵌。在充放電過程中，正極上的電子會通過外部電路跑到負極上，正鋰離子Li+從正極穿過電解液，穿過隔膜材料，最終到達負極，并在此停留與“駐地”的電子結合在一起，被還原成Li鑲嵌在負極的碳素材料中。? ? ? ?一般鋰電池充電電流設定在0.2C至1C之間，電流越大，充電越快，同時電池發熱也越大。而且，過大的電流充電，容量不夠滿，因為電池內部的電化學反應需要時間。

二、保效率四大材料

? ? ? 在動力電池充放電過程中，各類關鍵性材料（比如正極材料、負極材料、隔膜、電解液等）各起到哪些作用？? ? ? ?

? ? ? ?? 正極材料，鋰離子電池的正極材料包括鋰鉀合金、鋰鎳合金、鋰鈦合金、碳化鈷和氧化物。這些材料具有良好的導電性、耐腐蝕性和耐磨損性，因此被廣泛用于制造鋰離子電池。? ? ? ?

? ? ? ?? 負極材料，負極材料大體分為碳負極、錫基負極、鋰過渡金屬氮化物負極、合金類負極、納米級負極、納米材料這幾種。其中，實際用于鋰離子電池的負極材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。? ? ? ?

? ? ? ?? 電解質溶液，通常采用鋰鹽，如高氯酸鋰(LiClO4)、六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)等。由于電池的工作電壓遠高于水的分解電壓，因此鋰離子電池常采用有機溶劑，但是有機溶劑常常在充電時破壞石墨的結構，導致其剝脫，并在其表面形成固體電解質膜導致電極鈍化。而且還可能帶來易燃、易爆等安全性問題。? ? ? ?

? ? ? ?? 隔膜，作為電池的關鍵零部件之一，隔膜性能的優勢決定電池的界面結構和內阻，進而影響電池的容量、循環性能，充放電電流密度等關鍵特性。一般而言，常用的隔膜有單層和多層隔膜等幾種類型。

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