清华张强 EES Batteries 综述: 超快充锂离子电池发展趋势

清华张强 EES Batteries 综述: 超快充锂离子电池发展趋势

随着电动汽车的普及，如何提高锂离子电池的充电速度成为了一个亟待解决的问题。近日，清华大学张强教授在EES Batteries上发表综述文章，系统总结了超快充锂离子电池的设计原理和发展趋势，为快充电池的研究和开发提供了理论指导。

RSC英国皇家化学会2025-02-11 10:55

文章摘要

本文综述了超快充锂离子电池的设计原理和发展趋势，重点讨论了如何通过材料化学体系的创新和系统层级的管理来提高锂离子电池的充电速度。文章首先分析了当前电动汽车市场中锂离子电池的充电速度与燃油车加油时间的差距，并提出了超级快充（XFC）的目标，即在10分钟内充电至80%的电池容量。接着，文章总结了快充电池性能基准，探讨了充电倍率、能量密度和循环寿命之间的权衡，以及电池构型对快充性能的影响。此外，文章还深入讨论了快充决速步的识别和最具前景的超级快充策略，包括电解质设计、电极设计和电池安全监测。最后，文章提出了未来研究的重点方向，旨在为快充电池的研究和开发提供理论指导。

图注：快充电池性能基准示意图

一、超级快充（XFC）目标

当前，电动汽车市场中锂离子电池的充电速度与燃油车加油时间存在显著差距。为了缩小这一差距，研究者提出了超级快充（XFC）的目标，即在10分钟内充电至80%的电池容量。这一目标的实现将极大提升电动汽车的使用便利性，推动电动汽车的普及。

二、快充电池性能基准

快充电池性能基准是评估电池快充能力的重要指标。研究者总结了快充电池性能基准，包括充电倍率、能量密度和循环寿命等关键参数。这些参数之间存在复杂的权衡关系，需要在实际应用中进行综合考虑。

三、充电倍率与能量密度的权衡

充电倍率和能量密度是影响电池快充性能的两个关键参数。高充电倍率可以实现快速充电，但可能会牺牲能量密度，导致电池容量下降。因此，如何在充电倍率和能量密度之间找到最佳平衡点，是快充电池设计中的重要挑战。

四、电池构型对快充性能的影响

电池构型对快充性能也有重要影响。研究者探讨了不同电池构型对快充性能的影响机制，为优化电池设计提供了理论依据。

五、快充决策步的识别

快充决策步是指在快充过程中最关键的步骤，识别这些步骤对于优化快充策略至关重要。研究者通过实验和理论分析，识别出了影响快充性能的关键步骤，并提出了相应的优化策略。

六、超级快充策略

研究者总结了最具前景的超级快充策略，包括电解质设计、电极设计和电池安全监测等。这些策略为实现XFC目标提供了可行的技术路径。

七、未来研究方向

文章最后提出了未来研究的重点方向，包括材料创新、系统优化和安全性评估等。这些方向将为快充电池的研究和开发提供理论指导。

本文综述了超快充锂离子电池的设计原理和发展趋势，为快充电池的研究和开发提供了理论指导。随着技术的不断进步，相信在不久的将来，超级快充（XFC）的目标将成为现实，电动汽车的使用便利性将得到极大提升。

本文原文来自RSC英国皇家化学会