「作為汽車產(chǎn)品的一線締造者，工程師是最了解汽車產(chǎn)品和技術(shù)的人群。產(chǎn)品好不好，技術(shù)深不深，用料真不真，在 36 氪「工程師來信」欄目，你能看到更真實(shí)的一面。」
出行高峰期高速服務(wù)區(qū)充電樁前的長隊(duì)、動輒 30 分鐘以上的補(bǔ)能時長、加電過程中的無聊和煩躁，在相當(dāng)一段時間里，這些仿佛就是純電動車補(bǔ)能體驗(yàn)的全部。
車企與電池廠商捕捉到了用戶的這一痛點(diǎn)，于是前有理想試圖通過 "5C 充電 " 向消費(fèi)者證明 MEGA 的確值 50 萬元，而在 "5C 充電 " 陸續(xù)上車小鵬、極氪、嵐圖、星紀(jì)元等品牌后，又有 " 兆瓦閃充 "、" 超級 e 平臺 " 等技術(shù)名詞又問世。寧德時代甚至在比亞迪之后，將電池的充電倍率提高到了 12C。
企業(yè)意在通過一系列新技術(shù)，向消費(fèi)者講述一個 " 充電體驗(yàn)比肩加油 " 的美好故事。
但在消費(fèi)端，部分用戶對超快充電池的態(tài)度，顯得較為謹(jǐn)慎。他們對超快充電池的擔(dān)憂往往集中在：5C、6C 乃至 12C 的超快充技術(shù)是否會對電池壽命產(chǎn)生影響；超快充體系下，電池的安全性是否還值得信賴。
36 氪在與電池工程師的交流中發(fā)現(xiàn)，超快充技術(shù)的確會縮短電池壽命。
但由于電池廠商在設(shè)法提高充電速度的同時，也對電池的材料、結(jié)構(gòu)等，做了一系列相應(yīng)改進(jìn)，從而使得超快充對電池壽命的影響被控制在可接受的范圍內(nèi)，至少在 8 年、15 萬公里的質(zhì)保期內(nèi)，電池都可以正常使用。
至于超快充體系下電池的安全性，目前還沒有形成共識。
電池充電的過程是鋰離子離開正極、嵌入負(fù)極的過程。而在超快充過程中，鋰離子的遷移速度非常快，因此它很可能來不及均勻地嵌入負(fù)極，而是在負(fù)極表面形成鋰枝晶。當(dāng)鋰枝晶累計(jì)到一定程度，就可能影響電池壽命、容量，甚至更嚴(yán)重的問題，例如刺穿隔膜，造成電芯短路。
不僅如此，動力電池充放電過程本來就有呼吸效應(yīng)，滿電時電池體積大，空電時體積小。而超快充體系下，這種呼吸效應(yīng)更明顯。隨著充放電次數(shù)增加，電池體積會膨脹，從而加速電池的老化。老化的電池容易產(chǎn)生氣體造成電池鼓包，安全隱患也就隨之產(chǎn)生。
除此之外，部分車企為了更好地滿足時間敏感型用戶的需求，正聯(lián)合電池廠商將超快充的電量區(qū)間拓展得越來越寬，這相當(dāng)于對電池廠商的熱管理能力，提出了更高要求。
然而，并非所有電池廠商都能準(zhǔn)確認(rèn)識到自己的能力邊界，而這無疑也會給超快充體系下，電池的安全性帶來更多不確定性。
從 36 氪與電池從業(yè)人士的交流來看，一般電動車使用超過 2-3 年，上述問題的發(fā)生概率會開始加大。
基于這些考慮，一些車企并沒有急于跟進(jìn)超快充技術(shù)。
比如最近被熱議的小米 YU7，只在 32.99 萬元的 Max 版上搭載了寧德時代的麒麟電池，小米官方稱這款電池支持 5.2C 超快充。而在定價 25.35 萬元的標(biāo)準(zhǔn)版和 27.99 萬元的 Pro 版小米 YU7 上，電池的充電倍率在 3C 以內(nèi)。
再比如，被戲稱為 " 半價理想 " 的零跑，在動力電池的選擇上，并未追隨理想采用超快充電池。
除了安全問題，超快充技術(shù)還會讓消費(fèi)者，為充電支付更多費(fèi)用。
由于目前支持 5C 以上超快充的電池，普遍需要通過強(qiáng)力水冷散熱，但在開啟水冷的條件下進(jìn)行強(qiáng)冷充電，必然會消耗更多電量，因此用戶需要為充電花更多錢。
「對話人士：A，十余年頭部車企電池經(jīng)驗(yàn)」
36 氪汽車：今年以來，行業(yè)推出了 10C、12C 超快充技術(shù)，這會對電池壽命產(chǎn)生影響嗎？具體會產(chǎn)生多大程度的影響？
A:超快充肯定會對電池壽命產(chǎn)生影響，但這種影響在可控、可接受的范圍內(nèi)。因?yàn)殡姵貜S商在研發(fā)超快充技術(shù)的時候，都會考慮到整車的設(shè)計(jì)壽命，所以電池壽命即使有衰減，也肯定能滿足 8 年 15 萬公里的電池質(zhì)保。
廠家測試超快充對電池壽命影響的方法是，從電池健康度是 100% 的時候，對電池進(jìn)行超快充，等電池衰減到 75% 的時候停下，然后計(jì)算這個過程中電池經(jīng)歷了幾次循環(huán)。
當(dāng)然不同的廠商在測試條件上會有些細(xì)微差別，所以測出來的循環(huán)壽命也會有所不同，低的可能是 700 圈，還有的可能是 1000 圈，更高的也有。
這是因?yàn)橛行S家是在電池衰減到 70% 的時候才停，這樣測出來的循環(huán)壽命肯定會更長；而有的廠家標(biāo)準(zhǔn)比較高，衰減到 80% 就停了，這樣測出來的壽命肯定就短。目前行業(yè)主流的做法，是在電池衰減到 75% 的時候停下。
按照現(xiàn)在電池廠商設(shè)計(jì)的續(xù)航里程，循環(huán)一次就是好幾百公里，所以說超快充體系下的電池肯定能滿足 3 年 15 萬公里的質(zhì)保。
36 氪汽車：超快充技術(shù)縮短電池壽命，這背后的原理是什么？
A：超快充技術(shù)會影響電池壽命，主要是因?yàn)槲鲣嚕约俺浞烹娺^程中的膨脹會破壞電池微觀結(jié)構(gòu)，還有 SEI 膜破裂重新生成，會消耗電池中活性物質(zhì)。
超快充過程中，鋰離子的遷移速度非常快，它離開正極后，很可能來不及均勻地嵌入負(fù)極，這就會在負(fù)極表面形成鋰枝晶。
而且動力電池充放電過程本來就有呼吸效應(yīng)，滿電時電池體積大，空電時體積小，而超快充體系下，這種呼吸效應(yīng)更明顯。隨著電池的循環(huán)次數(shù)增加，電池的體積也會膨脹，電池的老化被加速。電池老化具體表現(xiàn)為，SEI 膜增厚，內(nèi)阻增大等等。
還有電池首次充放電時，電解液和電池負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，會在負(fù)極表面形成 SEI 膜。隨著時間推移，SEI 膜會破裂，破裂后 SEI 膜又會重新生成，每次生產(chǎn) SEI 膜都會消耗電池中的活性物質(zhì)，而超快充加速了 SEI 膜的破裂。
36 氪汽車：不同材料體系的電池，超快充對它們的循環(huán)壽命的影響程度是否會有差異？
A：對三元鋰電池的影響會更大一點(diǎn)，因?yàn)槿囘@種材料是層狀的，相較磷酸鐵鋰這種橄欖型的材料，三元鋰更容易被破壞。在高壓條件下，三元鋰電池的副反應(yīng)也會增加。而且磷酸鐵鋰電池的壽命本來就長，所以受超快充的影響小。
36 氪汽車：在南北方不同的環(huán)境溫度下，使用超快充技術(shù)對電池壽命的影響程度是否會有所不同？
A：溫度的影響很小。動力電池都是有電磁波保護(hù)的，在低溫下它會給電池加熱，高溫下會給電池降溫。但外部環(huán)境也不能過高或者過低，比如高到 40 或 50 攝氏度，低到零下 30 攝氏度。溫度太高，動力電池的電化學(xué)反應(yīng)過于劇烈，消耗的鋰離子會增加；溫度太低，電解液過于黏稠，動力電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)就會很艱難。不過，我們很少會遇到這么極端的氣候情況。
36 氪汽車：電池廠商在研發(fā)超快充技術(shù)時，會對電池材料做哪些相應(yīng)調(diào)整？
A：先說電池負(fù)極材料。現(xiàn)在常用的負(fù)極材料人造石墨是層狀的，要做快充電池，首先要把石墨層間距擴(kuò)大，這相當(dāng)于把鋰離子遷入的通道擴(kuò)大了；然后要把顆粒做得更小，因?yàn)轭w粒越大，鋰離子遷移的通道就會越長，把顆粒做小，就相當(dāng)于把鋰離子遷入的路徑縮短了。
但負(fù)極材料還要兼顧能量密度和充電速率，所以需要做大小顆粒的摻混。小顆粒太多，電池存儲的性能會下降，而且小顆粒多了，比表面積就會增多，副反應(yīng)越劇烈。
這樣一來，電池負(fù)極的原材料肯定會發(fā)生改變。比如原本原材料用的是針狀焦，現(xiàn)在就要換成石油膠，因?yàn)獒槧罱故情L條形的，而石油焦是顆粒狀的、圓的，能縮短鋰離子的遷移路徑。
不僅如此，還要在石墨外做好軟碳包覆。碳包覆層可以提供額外的電子傳輸路徑，降低反應(yīng)的阻抗。而且在負(fù)極外做包覆，也能保護(hù)負(fù)極，不讓它和電解液產(chǎn)生太多負(fù)反應(yīng)，同時提高負(fù)極的穩(wěn)定性、抑止它在充放電過程中的膨脹。
電池的正極材料也要兼顧能量密度和充電速率，所以也需要做大小顆粒的摻混。此外，還要采用二燒工藝，用石墨、碳、石墨烯等做包覆，原理和負(fù)極材料差不多，都是為了縮短鋰離子遷移路徑，減少鋰離子嵌入時的阻抗。
電解液層面上的變化，無非就是電解液的添加劑會改變，主要目的是要增加離子的遷移系數(shù)，控制 SEI 膜的形成。這個添加劑可能是新型鋰、VC（碳酸亞乙烯酯），也有用 FEC（氟代碳酸乙烯酯）的，還有一些廠商自己開發(fā)的合成的。
36 氪汽車：除了材料，電池的制造工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面，會有哪些變化？
A：工藝上，最核心的是要把極片涂布變薄，從而縮短鋰離子的傳輸路徑。6C 以上的充電倍率，涂布厚度需要減少 1/3。同時還需要用到分層涂布工藝。
除此之外，快充電池的電流變大了，負(fù)極的銅箔也要相應(yīng)做得更厚，極耳要做成全極耳。
在結(jié)構(gòu)層面，主要是要考慮到電池的散熱、過流能力。電池蓋板上有極柱，原先只有一個，現(xiàn)在變成雙極柱，電池的散熱通道就會增加；原來是單極耳，現(xiàn)在要變成全極耳，電池的過流率就會提高。
順便說下電池包層級，快充比較大的難點(diǎn)是散熱。電池包內(nèi)要加大冷卻面積，優(yōu)化流道設(shè)計(jì)。還要和整車的冷卻能力、空調(diào)等東西結(jié)合在一起，要提高電池和整車的換熱系數(shù)。
尤其是極柱那個位置，因?yàn)樗菬崃可l(fā)的通道，這也就意味著所有的熱量都集中在極柱上，所以熱管理尤其要加強(qiáng)。
除此之外，快充電壓變大了，電流變大了，相應(yīng)的線束就要變粗，所有的高壓繼電器都要換；BMS 算法也要調(diào)整，快充技術(shù)讓電流變大了，這就要求算法對電流、電壓的精度、時間控制要更精確，比如磷酸鐵鋰系列的電壓采集精度要做到 3% 以內(nèi)；充電樁充電樁的功率、散熱也要跟得上。所以說快充電池帶來的改變是一整套的、系統(tǒng)性的改變。
「對話人士：Q，多年頭部車企電池經(jīng)驗(yàn)」
36 氪汽車：超快充體系下，電池的安全性還值得信任嗎？
Q：電池的安全，分主動安全和被動安全。主動安全是指，借助水冷，整個電池包的熱擴(kuò)散控制效果；被動安全是指，關(guān)閉水冷后，僅依靠電池自身的設(shè)計(jì)，做到熱擴(kuò)散控制。
在電芯層面，至少在 6C 以下，1-2 年內(nèi)，超快充電池不會有太大風(fēng)險。
目前市面上的超快充電池，幾乎都只能做到主動安全，也就是必須借助水冷，不然充電時的溫度會快速上升。這就對電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)，提出了比較高的要求。
但對消費(fèi)者來說，在開啟水冷之后進(jìn)行強(qiáng)冷充電，肯定會消耗更多電量，這樣消費(fèi)者花的錢就會更多。
36 氪汽車：超快充體系下的動力電池有硬性的熱管理的要求嗎？
Q：需要提高電池包的換熱效率，滿足降溫需求，主要的方法就是增大液冷面積、多面液冷，優(yōu)化流道設(shè)計(jì)等等。前文說過的，把單極柱換成多極柱，是降低發(fā)熱功率的手段，不提高換熱效率的。至于具體換熱效率要做到多高，因電池包和快充體系而異。
36 氪汽車：現(xiàn)在動力電池的隔膜越來越薄，這會不會增加超快充體系下的電池的安全隱患？
Q：會引發(fā)超快充電池安全事故的主要是析鋰，和隔膜的薄厚關(guān)系不大。早期隔膜的厚度是根據(jù)毛刺的 2 倍定義的，跟析鋰沒關(guān)系。后來發(fā)現(xiàn)沒必要這么厚，所以隔膜的厚度逐漸減薄。 現(xiàn)在的隔膜主要使用基膜 + 涂層，比如膠、陶瓷涂層。可以有效減弱動力電池內(nèi)部短路后失效的劇烈程度。所以，雖然薄，但是安全性能并不差。
何而且析鋰也不是靠隔膜來防御的，因?yàn)槲鲣囈坏┌l(fā)生，隨著時間的推移會越來越嚴(yán)重，多厚的隔膜都沒有用。
36 氪汽車：目前的超快充體系都被限制在一定的電量區(qū)間，這是為什么？
Q：現(xiàn)在行業(yè)主流的超快充 SoC 區(qū)間是 30%-80%，或者 10%-80%。
根據(jù)電池的特性，30%-80% 是電池的舒適充電區(qū)間。SoC 越高，充電倍率肯定會下降，這個比較好理解。好比一個停車場有 100 個車位，剛開始還沒什么車的時候，我的車可以隨便停，等 80% 的車位停滿了的時候，我找車位可能要找一會。
30%，甚至 10% 以下其實(shí)也可以快充，但一方面，從用戶數(shù)據(jù)來看，用戶一般是從 10%-30% 的 SoC 區(qū)間開始充電，所以廠家一般把 30% 定義為超快充的起點(diǎn)；另一方面，超快充區(qū)間設(shè)置得越寬，電池的散熱越困難，這是廠商把超快充起點(diǎn)設(shè)置在 30% 的另一原因。但更有能力的廠家會把起點(diǎn)設(shè)置在 10%。
起點(diǎn)再往下設(shè)置就沒必要了，因?yàn)橛脩粢话悴粫陔娏康舻?10% 以下了才去充電。
