电池充电倍率怎么定？为什么是3C而不是5C？

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@小白创作中心

电池充电倍率怎么定？为什么是3C而不是5C？

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http://www.360doc.com/content/24/1019/23/476286_1137115259.shtml

电池充电倍率（C-rate）是指电池在规定时间内充电的电流大小。常见的倍率如1C表示在一小时内完成充电，而3C表示在20分钟内完成充电。为什么是3C，而不是5C？这个倍率到底是怎么制定出来的？

主机厂通常会定义产品尺寸、容量和充电时间等性能指标，电池厂则是根据客户需求拆分成对电池各个零部件的性能指标。如今电芯厂的分工是越来越细分，每个人仅仅是某个环节上的一个螺丝钉，负责类似于一个输入输出的一个过程。由于缺少对项目全局性的信息，很难理解选择和决定的逻辑过程是怎么得来的。

在我刚入职场时，普通工程师还能够接触到详细的电芯设计表，怎么去将各个电芯成分组合成一个产品，在设计表中可以清晰的解读出来。但随着保密要求的提高，很多逻辑链被嵌入到程序算法中，封装起来，单单从电芯表上能给获得的有效信息变得越来越少，很多人了解表面现象，但并不理解背后的原因。

很多公司做产品其实就是对标行业龙头，领头企业推出新产品，找渠道做个反向分析，在自己稍微修修改改，避开专利成为自己的产品，大哥吃肉，小弟喝汤的局面。对于电池的场景，CATL出来款支持4C充电的电池，友商反向做了一款4C产品，但这倍率是一个充电过程的平均能力，在不同SOC（State of Charge，荷电状态）下，具体该怎么设置充电倍率？往往成为一个难题。因为无法百分之百的复制电芯组成，也无法完全照搬其充电流程。

如果不知道倍率制定的逻辑，也就只能靠“拍脑袋”制定实验方案去验证，费时费力又费钱。对于一个新的电化学体系，如何去设计它的充电流流程？我认为答案可以归结为三个方面。每一项单独看都十分清晰，但全局思考和体系逻辑才是关键：

析锂边界确定

对于一块电池，我们要求它在安全、性能和寿命上要满足需求，那么翻译成电芯充电的语言就是：

电芯最大倍率下不能析锂
电芯温升需要控制
电芯循环寿命需要满足使用需求

如何去判断一颗电芯在X倍率下是否析锂，最直接的方式就是100%SOC拆解，观察负极界面：1）极片表面呈现金黄色，则是正常电芯；2）若表面覆盖一层灰色物质，则表明析锂现象已经出现，倍率超出体系能力边界。高倍率下，由正极脱出的锂离子无法及时嵌入石墨中，导致锂离子在负极表面堆积形成过电势，达到析锂电位致使锂在负极表面沉积。单质锂本应呈现银色金属光泽，但与电解液反应和拆解时受空气氧化，最终看到的是灰白色物质。

不同SOC、不同倍率下进行电池拆解观测电池是否析锂，主要有两个缺点：1）轻微析锂通过肉眼是很难区分出来，是不是析锂不同经验的人看法并不一致，有时候隔膜涂层粘在负极上也非常容易被误认为是析锂。虽然引入了AI图像识别技术来判定电芯界面，提升了准确率，但精度问题依然难以解决。2）不同体系、不同配方等因子排列组合制造出来的电芯，均要进行一一拆解验证其倍率，仅是倍率边界确认的电芯数量，就需要以千为计算单位来准备电芯，消费类这种只有5Ah以内的都无法承受，何况是动力电池上百安时，让第三方拆解一颗动力电池的报价大约在1000-2000¥。

三电极是确定电芯体系倍率的重要手段：通常电芯只有正极和负极两个极耳，在电芯中额外埋入一个参比电极，形成三tab结构。参比电极通常使用铜丝镀锂或者镍片包锂的结构放在软包电池中，位置通常是在卷绕结构电池的正中间，避免电场不平衡干扰。通过测量负极和参比电极的电压来判断是否析锂，电压0V一下通常就是析锂的明显信号。

当然，三电极中还有非常多的细节需要去改善，以便能够真实反应电芯内部化学反应的状态，但它仍是先有表征手段中最有效来确定电芯倍率的方式，通过参比电极来探索不同SOC下电芯体系的倍率边界。