前沿拓展：

導語：業內認為，在新能源汽車電池容量短期內無法得到顛覆性突破的情況之下，可以通過快充技術來滿足市場需求，以及解決新能源汽車續航里程短的“痛點”。

所謂快充，顧名思義就是在極短時間之內將電池充滿。電動汽車快充是指充電電流大于2C的充電方式，也就是說充電時間要小于30分鐘。據了解，目前已經有電池企業的快充技術可以做到8C甚至10C，這就意味著，電動車最快6分鐘即可將電池充滿。

然而從目前的使用范圍來看，快充技術在新能源汽車領域還未大面積的普及，只有少數新能源汽車采用了快充技術。但在3C產業內快充的使用已非常成熟，成為3C產品的熱點和賣點。如三星采用的Quick Charge、OPPO VOOC閃充、聯發科 Pump Express等。

業內認為，在新能源汽車電池容量短期內無法得到顛覆性突破的情況之下，可以通過快充技術來滿足市場需求，來解決新能源汽車續航里程短的痛點。那么，什么是快充技術？目前市場運用情況如何？以及未來的發展趨勢是怎樣的？

充電難成新能源車推廣難點

快充技術興起

相比于傳統燃油車幾分鐘加滿油，新能源汽車充滿電則需要幾個小時，在電量不夠用的情況下，如何快速充電成為新能源車普及的關鍵。快充技術的適時出現，只需要十幾分鐘甚至幾分鐘就可將電動車充滿電，大大提升了充電效率，用戶也可利用零碎時間來給自己的愛車充電。

受此影響，快充技術成為不少動力電池企業研究的方向。“由于快充技術的市場需求非常大，在最近這幾年里，涉及快充技術的包括了微宏動力、寧德時代、銀隆新能源等多家動力電池企業。”微宏動力副總裁仝志明表示。

仝志明進一步提到，只有實現“充電五分鐘，能跑一整天”的美好愿望，新能源汽車才有可能走進千家萬戶，甚至成為消費者使用的主流汽車。

此外，對于新能源汽車制造商來說，如何提高續航能力是其一直關注的焦點，快充技術作為提升續航能力的重要一環，能夠解決新能源汽車續航里程短的痛點，所以，快充技術必將成為新能源汽車產業一個重要的發展方向。

據了解，特斯拉85千瓦時電池使用超級充電站（120KW）40分鐘可充80%，普通家用插座要24小時以上，微宏動力LTO電池使用了快充技術，充滿相同電僅需15分鐘；而近期保時捷也開發出800V快速充電技術，能夠在15分鐘內將Mission E 的電池充到 80%。

快充技術開始成為新能源汽車市場迎合消費者的“套路”，也成為相關汽車企業營銷的重要“賣點”。比如前面提到的保時捷Mission E，能夠在15分鐘內將電池的電量充至 80%左右，成為最能打動消費者的性能之一。

盡管快充技術讓快速充電成為現實，充電時間大大縮減，但也在不斷的在挑戰著電池材料和電池設計的物理極限，甚至是威脅著電池的壽命。那么，快充技術到底是通過什么手段實現的呢？其背后有沒有什么隱患呢？

“光鮮亮麗”的背后

快充技術的核心就是在不影響電芯壽命和安全性的前提下，通過改變化學體系和設計的優化，加速鋰離子在正負極移動的速度。普通化學體系的電池在快充時負極會出現相應的副產物，影響電芯的循環和穩定性，還需匹配大功率充電器，所以不是所有電池都適合快充。

怎么解決這個“瓶頸”呢？業內人士表示，一般的解決方案是，通過采用特殊設計的負極材料（如HC，SC，特殊處理的石墨）來使負極具有承受快充的能力。在快充時，正極只作為鋰離子源。只要負極可承受大電流，三元、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈦酸鋰都用于快充。

“目前常規的鋰電池都可實現快充，但電池容量會迅速衰減失效。而只有經過特別設計的快充電池才能夠勝任電動車的高強度使用，才具有商業上的意義。”仝志明解釋道，快充有三種不同的實現形式：一是電壓不變，提高電流；二是電流不變，提升電壓；三是電壓和電流均提高。

仝志明介紹，目前微宏動力推出的快充技術主要有三種，首先是鈦酸鋰電池，以鈦酸鋰代替石墨作為負極，實現快充和超長壽命；其次是2013年，微宏在原有的基礎上把快充電池的能量密度提升了50%；而今又推出了第三代快充電池，能量密度再度提升50%。

值得注意的是，實現快充必須要解決充電時材料的微觀膨脹和崩塌、電解液的分解等問題，而現階段大部分電芯廠是通過增大電流的方式來實現快充的。因此在材料選擇上，一般會通過高倍率的負極材料來實現，比如LTO這種特殊的負極材料。

總的來說，快充就是在不斷地挑戰電池技術的材料和設計的物理極限，但同時也在威脅著電池的使用壽命和安全。眾所周知，快充給動力電池最直接的影響就是發熱，那么快充帶來的發熱問題會不會直接導致安全事故？

“快充造成電池的不可逆容量損失，續航變少，電池以及線路溫度升高，電池系統壽命降低等，長期大倍功率使用快充技術，在極端的情況下很有可能導致安全事故。”蘇州金龍首席技術顧問王世強提到。

王世強進一步解釋道，目前20C的都有，比如電動航模飛機，但是受充電設備，電池PACK和車輛高壓系統的影響，新能源汽車能夠穩定3C充電已經非常不容易。（所謂的20C就是3分鐘充滿電，3C就是15分鐘充75%的電）。

專家認為，做好電池的管理系統也是快充技術的一部分，真正意義上的快充技術已經匹配了解決散熱的設計。因此在電芯設計、pack設計上都很有講究，都需要解決溫度均衡的問題。

而據公開資料顯示，目前歐洲的車輛設計均使用液冷和空調系統來解決電池的熱管理問題，國內最近主流車廠也在迅速把原有的風冷或者自然冷卻方式升級為液冷，這也引領了新的技術趨勢。

“真正的快充技術就是能解決在快充時仍能保持超長循環壽命的技術。目前最好的技術能夠在十分鐘充滿的情況下保持20000次循環壽命，相比傳統鋰電池在慢充狀態下的壽命還長10倍。”仝志明表示。

快充技術典型代表

受市場需求的拉動，目前快充技術呈現出“百花齊放，百家爭鳴”的態勢。而做得比較有影響力的有：微宏鈦酸鋰快充技術、CATL（寧德時代新能源）磷酸鐵鋰快充技術、珠海銀隆納米鈦酸鋰快充技術。

微宏鈦酸鋰快充技術：

首先是微宏動力，早在2011年微宏動力已率先將快速充電技術投入到商業運營中。時至今日其產品已實現了三次更新換代。第一代是PLTO鈦酸鋰快充技術；第二代是 LPCO電池快充技術；第三代THINPACK電池與快速充電系統，并向中國市場推廣。

在實際應用方面，微宏動力憑借四大核心技術：改性鈦酸鋰材料（LptoTM）技術、多孔復合碳材料(LpCOTM)技術、高孔隙率高透氣性隔膜技術和液冷成組技術先后研制出鈦酸鋰快充電池和多元復合鋰快充電池。充電速度多元復合鋰10-15分鐘，鈦酸鋰10-12分鐘。

只不過，微宏快充技術在負極采用了能量密度較低的硬碳和LTO，在能量密度方面損失較大；而且其正極采用了高電壓的三元材料，在安全性和高溫下的壽命方面，均存在著較大的風險，所以在對安全性和壽命要求較高的電動大巴領域的長期可靠性還有待市場驗證。

寧德時代新能源磷酸鐵鋰快充技術：

CATL即寧德時代新能源科技股份有限公司，在快充電池有多年研究和應用經驗，其技術與ATL的手機快充電池技術一脈相承。目前，ATL的手機電池快充技術已經被廣泛地應用在oppo、華為、魅族等品牌手機，每年出貨量接近1億顆/年。

據媒體公開報道，CATL的大巴快充電池技術主要是對于傳統經典材料進行優化和深層挖掘潛力，保證安全性、成本以及綜合性能，重視品控。CATL從手機快充電池研發開始，先后開發了幾代快充負極石墨，提高其在各方向接納鋰離子能力，加快鋰離子嵌入速率。

這樣改性的石墨，兼顧了快充和能量密度高的優點。同時CATL快充電池是采用的安全性更好的磷酸鐵鋰正極，符合載人較大的電動客車的安全需求。充電倍率可達到4C，即 10~15分鐘快速充電。

珠海銀隆鈦酸鋰電池：

珠海銀隆于2010年收購美國奧鈦公司，開始做鈦酸鋰材料涉足電池業務，目前是國內少有的掌握鈦酸鋰核心技術的企業之一。2012年開始收購汽車企業生產電動汽車，今年已被格力空調收購。

快速充放電是鈦酸鋰的核心優勢，其充電倍率可達到6C，即 6分鐘快速充滿電。但能量密度是鈦酸鋰電池的短板，一公斤只有40~50Wh。以常規10米公交為例，如果配置目前主流的磷酸鐵鋰，可配200度電，續航200公里；鈦酸鋰只能配80度電，續航約80公里。（文/動力電池網）

（動力電池網微信公眾號：sd-dldc）

拓展知識：