2018年，新能源汽車領(lǐng)域硝煙四起，長(zhǎng)續(xù)航成為各家車企競(jìng)相爭(zhēng)奪國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的重型武器。各大車企都在以超長(zhǎng)續(xù)航的新款車來(lái)招攬需求越來(lái)越高端的眾多消費(fèi)者。

但是從技術(shù)角度來(lái)講，動(dòng)力電池才是核心，才是決定電動(dòng)汽車擁有超長(zhǎng)續(xù)航能力的關(guān)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(fā)揮動(dòng)力電池的動(dòng)力，而且可以延長(zhǎng)電池的使用壽命。從知識(shí)普及的角度，在動(dòng)力電池現(xiàn)有能量密度技術(shù)水平基礎(chǔ)上，有必要讓消費(fèi)者了解動(dòng)力電池的充放電過(guò)程，各電池材料對(duì)充放電能力的影響，從而培養(yǎng)正確的使用習(xí)慣，延長(zhǎng)動(dòng)力電池的使用壽命，確保電動(dòng)汽車的持續(xù)長(zhǎng)久續(xù)航。

充放電電子互逃

目前，各大電動(dòng)汽車企業(yè)使用的比較盛行的動(dòng)力電池類型主要有兩種，一是磷酸鐵鋰電池，二是三元鋰電池。然而不論是哪一種電池，其充電的過(guò)程大致可以以下四個(gè)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(huì)保持恒定，雖然充入電量會(huì)繼續(xù)增加，但是電池電壓上升緩慢，充電電流也會(huì)下降。到了電池充滿階段，充電電流下降到低于浮充轉(zhuǎn)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(huì)保持為浮充電壓。

鋰離子電池的充放電過(guò)程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程中，同時(shí)伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌(習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表示，而負(fù)極用插入或脫插表示)。

在整個(gè)充電過(guò)程中，正極上的電子會(huì)通過(guò)外部電路跑到負(fù)極上，正鋰離子Li+從正極穿過(guò)電解液，穿過(guò)隔膜材料，最終到達(dá)負(fù)極，并在此停留與“駐地”的電子結(jié)合在一起，被還原成Li鑲嵌在負(fù)極的碳素材料中。資料顯示，作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，達(dá)到負(fù)極的鋰離子嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量也就越高。

相反，當(dāng)電池放電時(shí)(即使用電池的過(guò)程)，鑲嵌在負(fù)極碳素材料中的Li失去電子，負(fù)極上的電子通過(guò)外部電路“運(yùn)動(dòng)”到正極上，正鋰離子Li+從負(fù)極越過(guò)電解液，越過(guò)隔膜材料，到達(dá)正極，并與“駐地”的電子電子結(jié)合在一起。同樣，返回正極的鋰離子越多，放電的容量也就越高。

保效率四大材料

在動(dòng)力電池充放電過(guò)程中，各類關(guān)鍵性材料(比如正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液等)各起到哪些作用?

第一是正極材料，就正極材料而言，其活性物質(zhì)一般為錳酸鋰或鈷酸鋰，鎳鈷錳酸鋰等材料，主流產(chǎn)品多采用鋰鐵磷酸鹽。

第二是負(fù)極材料，負(fù)極材料大體分為碳負(fù)極、錫基負(fù)極、鋰過(guò)渡金屬氮化物負(fù)極、合金類負(fù)極、納米級(jí)負(fù)極、納米材料這幾種。其中，實(shí)際用于鋰離子電池的負(fù)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(shù)脂碳等。就納米氧化物材料而言，據(jù)悉，根據(jù)2009年鋰電池新能源行業(yè)的市場(chǎng)發(fā)展最新動(dòng)向，一些公司已經(jīng)開(kāi)始使用納米氧化鈦和納米氧化硅添加在傳統(tǒng)的石墨，錫氧化物，納米碳管里面，極大地提高鋰電池的充放電量和充放電次數(shù)。

第三是電解質(zhì)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(yuǎn)高于水的分解電壓，因此鋰離子電池常采用有機(jī)溶劑，但是有機(jī)溶劑常常在充電時(shí)破壞石墨的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其剝脫，并在其表面形成固體電解質(zhì)膜導(dǎo)致電極鈍化。而且還可能帶來(lái)易燃、易爆等安全性問(wèn)題。

第四是隔膜，作為電池的關(guān)鍵零部件之一，隔膜性能的優(yōu)勢(shì)決定電池的界面結(jié)構(gòu)和內(nèi)阻，進(jìn)而影響電池的容量、循環(huán)性能，充放電電流密度等關(guān)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。據(jù)了解，國(guó)產(chǎn)的一些公司會(huì)選稍厚一點(diǎn)的隔膜，部分企業(yè)使用的隔膜厚度有的達(dá)到31層。由于隔膜生產(chǎn)較高的技術(shù)門檻，國(guó)內(nèi)鋰離子電池隔膜技術(shù)與國(guó)外尚有一些差距。

資料顯示，隔膜是一種特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔結(jié)構(gòu)，在吸收電解液后，可隔離正、負(fù)極以防止短路。同時(shí)給鋰離子電池提供實(shí)現(xiàn)充放電功能、倍率性能的微孔通道，實(shí)現(xiàn)鋰離子的傳導(dǎo)。在電池過(guò)充或者溫度變化較大時(shí)，隔膜通過(guò)閉孔來(lái)阻隔電流傳導(dǎo)以防止爆炸