充电10分钟，补充续航320公里！宾州州立大学团队研发速热快充技术

自电动汽车发展以来，“里程焦虑”一直是困扰其发展的瓶颈。尽管目前中国新能源汽车市场上销售的一些纯电动汽车续航里程超过400公里甚至500公里，但在综合使用或长途驾驶中，续航里程仍难以满足，充电难度大、充电速度慢限制了新能源汽车进入“快车道”的速度。但为了应对充电缓慢等挑战，它可能在未来两年内完全破解。近日，美国宾夕法尼亚州立大学的王朝阳教授带领团队在动力电池快速充电领域取得重大进展。该团队提出了一种快速充电技术，称为快速热快速充电方法。据报道，这项快速充电技术成功实现了高比能动力电池10分钟的快速充电，同时也为电池提供了超过2500次循环的超长寿命。

这种高速充电技术可以在10分钟内为续航里程超过320公里的电动汽车充电。目前，包括中国在内的世界各国都在积极部署超高功率。例如，欧洲已经发布了一款350kw的直流快速充电设备，但截至目前，汽车电池无法承受如此高效的快速充电。因此，奥迪表示，只有在e-tron GT高性能版推出后，才会支持此类快速充电设备。

事实上，目前所有的汽车锂电池都无法避免在大功率充电下析锂的发生，这大大缩短了电池寿命，并可能带来安全隐患。有数据显示，目前提高电池快速充电能力的主流手段是电池材料改性，如提高电解质电导率和增加石墨材料的比表面积。然而，这些方法的有效性很差，并且以牺牲电池在正常工作条件下的寿命和安全性为代价。快速加热和快速充电的方法可以有效地解决这些问题。据王朝阳介绍，这种快速充电技术可以在充电前将电池快速预热到60°C。温度的升高可以显著加速电池的内部传输过程和反应速率，从而避免锂沉淀。另一方面，电池在快速预热和快速充电近10分钟时仅处于60°C的高温状态，其他时间处于室温，可以有效抑制高温导致的电池材料老化。在实验中，王朝阳的团队使用了一个10.5A能量密度为210Wh/kg的软电池进行测试。结果表明，采用快速加热和快速充电方法的电池在2500次极端充电循环后仍有92%的可用容量，电池的热衰减率极低。同时，快速加热和快速充电的方法将充电过程中电池的冷却需求降低到1/12，大大降低了对电池热管理系统的要求。与许多实验室开发的技术不同，快速加热和快速充电技术基于现有的电池开发，使用工业级大规模生产的电池材料，可以快速商业化。此前，这位化学工程和材料科学与工程教授开发了一种自热电池，可以在-42？C快速充电15分钟。据王朝阳介绍，这种电池的独特之处在于它能够自我加热并自动切换到充电模式。此外，无需更换已安装的充电站，控制加热和充电只需在电池内部进行，而无需考虑充电站。这种随时随地充电的方法可以让汽车制造商为他们的车辆配备更轻、更安全的小型电池。随着快速充电技术的逐渐成熟，车企纷纷押注快速充电技术，各大新能源汽车公司也在探索快速充电的可能性。9天前，北汽新能源公开展示了其研发的“超级快充”技术。根据现场显示，一辆北汽新能源EX3在多充电五分钟后，续航里程增加了约150公里。充电时，EX3的充电电流大于260A，充电电压较大……

大功率充电超过600V，充电功率高达150kW。

除了北汽新能源，更多的海外车企也在研发相对成熟的增压系统，比如特斯拉。自2012年特斯拉首次推出快速充电站以来，已经过去了7年。2019年上半年，这家领先的电动汽车公司正式推出V3超级充电站。据悉，该充电系统可以在最大功率为250kW的情况下进行充电工作。以Model 3为例，V3超级充电站可以在5分钟内为车辆补充约120公里的电池寿命，与目前270公里的半小时补充相比，这是充电效率的多倍提高。同时，特斯拉还拥有一套名为“途中电池预热”的预热技术，这与快速加热和快速充电技术的原理非常相似。

然而，特斯拉V3超级充电站的数量很少，而且只针对单一品牌的车型。特斯拉在过度充电领域处于领先地位，但保时捷可能比它更激进。据报道，保时捷为其首款电动汽车Taycan独家开发了800V高压快速充电技术，充电功率高达450kW。在过度充电领域，蔚来、小鹏汽车等新造车企业也纷纷入局。截至目前，前者的充电功率约为105kW，而后者可达到120kW。尽管超级充电很好，但在短期内很难普及。据了解，特电、星星充电、国网等充电站运营排名前三的公司，都有最大充电功率在120kW左右的充电站。在增加充电电压和电流后，用于超快速充电的充电接口与现有的快速充电接口完全不同，普通的快速充电标准将面临不再适用甚至过时的情况。目前，在中国新能源汽车销售的车型中，绝大多数纯电动汽车无法使用超快速充电技术。在设计之初，只考虑需要超快充电的高端车型，以满足享受极限充电的要求。据悉，为了使用超级充电，普通车辆除了需要满足充电站和接口的标准外，还需要对三电系统的绝缘水平、冷却系统和电压水平进行全面升级，这将给车企和消费者带来压力。

此前发布的《电动汽车大功率充电技术与标准预研主题报告》指出，发展大功率充电科技是一项系统工程，需要车企、电池公司、充电设施公司、电网等各行业共同努力、协调发展。在全球大力推广大功率充电技术的同时，现有电动汽车不会被迅速淘汰。以中国为例，中国大功率充电技术的目标是在10-15分钟内实现80%的满充，逐步实现900kW的功率，并实现更快的能量补充。在未来很长一段时间内，大功率充电技术将与现有充电技术长期共存，使得超快充电难以在短期内普及。

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