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干货分享 | 动力电池充放电原理及充电过程解析

发布时间：2023-08-18

动力电池是决定电动汽车拥有超长续航能力的关键。以交流慢充和直流快充两种充电方式为例，正确、合适的使用方式不仅能够最大限度地发挥动力电池的动力，而且可以延长电池的使用寿命。本文介绍为大家介绍动力电池的充放电原理及过程，从而培养正确的使用习惯，确保电动汽车的持续长久续航。

一、充放电电子互逃

目前，电动汽车企业使用的比较盛行的动力电池类型主要有两种，磷酸铁锂电池与三元锂电池。不论是哪一种电池，其充电的过程大致可分为四个阶段，即恒流充电阶段、恒压充电阶段、充满阶段、浮充充电阶段。

在恒流充电阶段，充电电流保持恒定，充入电量快速增加，电池电压也随之上升。到了恒压充电阶段，顾名思义，充电电压会保持恒定，虽然充入电量会继续增加，但是电池电压上升缓慢，充电电流也会下降。到了电池充满阶段，充电电流下降到低于浮充转换电流，充电器充电电压降低到浮充电压。在浮充充电阶段，充电电压会保持为浮充电压。锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌。在充放电过程中，正极上的电子会通过外部电路跑到负极上，正锂离子Li+从正极穿过电解液，穿过隔膜材料，最终到达负极，并在此停留与“驻地”的电子结合在一起，被还原成Li镶嵌在负极的碳素材料中。一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间，电流越大，充电越快，同时电池发热也越大。而且，过大的电流充电，容量不够满，因为电池内部的电化学反应需要时间。

二、保效率四大材料

在动力电池充放电过程中，各类关键性材料（比如正极材料、负极材料、隔膜、电解液等）各起到哪些作用？

❶ 正极材料，锂离子电池的正极材料包括锂钾合金、锂镍合金、锂钛合金、碳化钴和氧化物。这些材料具有良好的导电性、耐腐蚀性和耐磨损性，因此被广泛用于制造锂离子电池。

❷ 负极材料，负极材料大体分为碳负极、锡基负极、锂过渡金属氮化物负极、合金类负极、纳米级负极、纳米材料这几种。其中，实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。

❸ 电解质溶液，通常采用锂盐，如高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)等。由于电池的工作电压远高于水的分解电压，因此锂离子电池常采用有机溶剂，但是有机溶剂常常在充电时破坏石墨的结构，导致其剥脱，并在其表面形成固体电解质膜导致电极钝化。而且还可能带来易燃、易爆等安全性问题。

❹ 隔膜，作为电池的关键零部件之一，隔膜性能的优势决定电池的界面结构和内阻，进而影响电池的容量、循环性能，充放电电流密度等关键特性。一般而言，常用的隔膜有单层和多层隔膜等几种类型。

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