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快速充电技术为锂电池带来了哪些潜在风险?在缺乏更佳替代方案的背景下,快速充电成为了一种权宜之计。通常,快速充电采用高功率直流电,能在短短半小时内为电池充入80%的电量,其电压往往超过电池的标准电压。那么,快速充电对锂电池有何风险?
快速充电对锂电池的影响
手机快速充电主要通过三种方式实现:保持电压不变提高电流;保持电流不变提升电压;同时提高电压和电流。然而,要实现真正的快速充电,不仅需要增加电流和电池容量,还需要一整套系统的支持,包括快充适配器和智能电源管理系统。
长期进行快速充电可能会缩短锂电池的使用寿命。快速充电过程中,电池需要承受较大的电流瞬间输入,这会导致电池的还原能力下降,减少充放电循环次数。
快速充电的风险
快速充电可能引发三种效应:热效应、析锂和机械效应
1. 频繁的快速充电会加剧电池电芯的极化现象。
当充电电流较大时,电极附近的离子浓度上升,极化加剧,导致电池端电压与充入的电量/能量无法成线性比例。同时,大电流充电会增加内阻,导致焦耳发热效应加剧,可能引发一系列副作用,如电解液分解、产气等,增加了危险性,缩短了非功率型电池的使用寿命。
2. 快速充电可能导致电芯析晶。
快速充电意味着锂离子迅速从正极脱离并移向负极,这要求负极材料具备快速嵌入锂离子的能力。由于嵌锂电位与锂析出电位相近,在快充或低温条件下,锂离子可能在表面形成枝晶。枝晶可能刺穿隔膜,引发二次损耗,降低电池容量,并可能导致电池短路。
3. 频繁快速充电会加速电池老化。
频繁充电会消耗电池寿命,降低电池活性,减少续航时间。尽管快充技术初期充电速度快,但如果未充满至100%就拔掉电源,会导致多次充电,增加电池循环次数,长期如此会降低电池活性,加速老化。
高温是锂电池老化的主要因素。快充的高功率会迅速提升电池温度,而非快充虽然功率低、单位时间内发热量少,但充电时间长,热量累积。因此,充电过程中产生的热量差异不足以影响电池老化速度。
综上所述,快充对电池质量要求高,可能缩短电池寿命,降低安全系数。因此,除非必要,应尽量减少快速充电。由于电池电芯密度、材料、环境温度和电池管理系统的不同,电池在快充过程中受到的影响程度也各异。
那么,是否存在安全的锂电快充技术?尤其是在常用的电动自行车电池上?
安全的锂电快充技术问世
在郑州正方科技有限公司的工程测试车间,我们发现了一个令行业瞩目的数据:使用公司开发的某款电动充电桩,新研发的电动自行车充电电池仅需3-5分钟即可充满电。
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