為什麼快速充電是電池的死亡

他們想換機油，但仍然有一個致命的缺陷，廠商沒有告訴你。

煤炭時代早已被遺忘。 石油時代也即將結束。 二十世紀第三個十年，我們顯然生活在電池時代。

自從電力進入人類生活以來，它們的作用一直很重要。 但現在有三種趨勢突然讓儲能成為地球上最重要的技術。

第一個趨勢是行動裝置的蓬勃發展——智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦……以前，我們需要為手電筒、行動收音機和便攜式設備等設備提供電池——所有這些設備的用途都相對有限。 如今，每個人都至少擁有一台個人行動設備，他們幾乎經常使用它，沒有它，他們的生活將是不可想像的。

第二個趨勢是再生能源的使用以及電力生產和消費高峰之間的突然差異。 過去很容易：當業主晚上打開爐灶和電視，用電量急劇增加時，火電廠和核電廠的運營商只需增加電力即可。 但這對太陽能和風力發電來說是不可能的：生產高峰通常發生在消費處於最低水平的時候。 因此，必須以某種方式儲存能量。 一種選擇是所謂的“氫社會”，其中電力被轉化為氫氣，然後將燃料輸入電網和電動車。 但必要的基礎設施成本異常高昂，加上人類對氫的糟糕記憶（「興登堡」等），目前使這一概念被拋在了一邊。

行銷部門想到的就是所謂的「智慧電網」：電動車在生產高峰時捕捉多餘的能源，然後在需要時將其反饋回電網。 然而，現代電池還沒有準備好迎接這樣的挑戰。

這個問題的另一個可能答案預示著第三種趨勢：用電池電動車（BEV）取代內燃機。 這些電動車的主要賣點之一是它們可以成為電網的積極參與者，並在需要時收回多餘的電力。

從特斯拉到大眾，每家電動車製造商都在其公關材料中使用了這個概念。 然而，他們都沒有承認工程師們痛苦地清楚的一點：現代電池不適合這樣的工作。

鋰離子技術在當今市場佔據主導地位，為從健身手環到最快的特斯拉 Model S 等各種設備提供動力，與鉛酸或鎳氫電池等舊概念相比，具有許多優勢。 但它也有一些局限性，最重要的是，它有老化的趨勢。

大多數人認為電池是電力以某種方式流入的管子。 然而，實際上，電池本身並不會儲存電力。 他們用它來引發某些化學反應。 然後他們可以開始相反的反應並重新獲得電荷。

對於鋰離子電池，釋放電力的反應如下：在電池的陽極形成鋰離子。 這些是鋰原子，每個原子都失去了一個電子。 離子透過液體電解質移動到陰極。 釋放的電子沿著電路發送，提供我們所需的能量。 當電池打開充電時，該過程相反，離子與丟失的電子一起被收集。

鋰過度生長會導致短路並點燃電池。

然而不幸的是，鋰的高反應性使其非常適合製造電池，但也有一個缺點——它往往參與其他不必要的化學反應。 因此，陽極上逐漸形成一層薄薄的鋰化合物，幹擾反應。 因此電池容量會減少。 充電和放電越強烈，該塗層就會變得越厚。 有時它甚至會釋放出所謂的「樹突」（想想鋰化合物的鐘乳石），這些樹突從陽極延伸到陰極，如果它們到達陰極，就會使電池短路並點燃。

每次充放電循環都會縮短鋰離子電池的壽命。 但最近流行的三相電流快速充電顯著加快了這個過程。 對於智慧型手機來說，這對製造商來說並不是一個大障礙；無論如何，他們希望迫使用戶每兩到三年更換一次設備。但汽車是一個問題。

為了說服消費者購買電動車，製造商還必須透過快速充電選項來吸引他們。 但像 Ionity 這樣的快速站並不適合日常使用。

電池的成本是當今電動車總價格的三分之一，甚至更高。 為了讓客戶放心，他們購買的不是定時炸彈，所有製造商都為電池提供單獨的、更長的保固期。 同時，為了讓他們的汽車對長途旅行有吸引力，他們依賴更快的充電。 直到最近，最快的充電站運作功率為 50 千瓦。 但新款梅賽德斯 EQC 的充電功率可達 110 kW，奧迪 e-tron 的充電功率可達 150 kW，由歐洲 Ionity 充電站提供，而特斯拉正準備將標準提高到更高。

這些製造商欣然承認傳統的快速充電會損壞電池。 像 Ionity 這樣的站點更適合在長途旅行且時間緊迫的緊急情況下使用。 否則，在家慢慢為電池充電是一個明智的方法。

如何充電和放電對其使用壽命也很重要。 因此，大多數廠商不建議充電高於80%和低於20%。 採用這種方法，鋰離子電池每年平均損失約 2% 的容量。 因此，它可以持續使用 10 年或最多約 200 萬公里，然後其功率會大幅下降，以致不適合汽車使用。

最後，當然，電池的壽命取決於其獨特的化學成分。 每個製造商的情況都不同，而且在許多情況下它是如此新，以至於您甚至不知道它會如何隨著時間的推移而老化。 一些製造商已經承諾新一代電池的使用壽命為「一百萬英里」（1.6萬公里）。 據馬斯克稱，特斯拉正在研究其中之一。 為寶馬和其他六家公司供貨的中國寧德時代公司承諾，其下一代電池將可持續使用 16 年或 2 萬公里。 通用汽車和韓國LG化學也在開發類似的專案。 這些公司都有自己的技術解決方案，希望在現實生活中進行測試。 例如，通用汽車將使用創新材料來防止水分滲入電池單元，這是陰極上形成鋰垢的主要原因。 CATL技術將鋁添加到鎳鈷錳陽極中。 這不僅減少了對目前最昂貴的原料鈷的需求，而且還延長了電池壽命。 至少中國工程師是這麼希望的。 潛在客戶很高興知道這個想法在實踐中是否有效。