С увеличением распространения электрических автомобилей (EV) влияние методов зарядки на долговечность батарей стало критической проблемой для пользователей. Быстрые зарядные станции постоянного тока популярны благодаря своей быстрой подзарядке, но потенциальные эффекты быстрой зарядки на батареи не могут быть проигнорированы.

В этой статье Маруикел хотел бы подробно обсудить, как быстрая зарядка влияет на аккумуляторы новых энергетических автомобилей, охватывая обзор технологий быстрой зарядки, принципы зарядки аккумуляторов и лучшие практики для безопасной быстрой зарядки.

Технология быстрой зарядки относится к технологии быстрого заряда аккумуляторной батареи за короткое время путем увеличения тока или напряжения зарядки. По сравнению с обычными методами зарядки, она может значительно повысить эффективность зарядки и сократить время простоя, предлагая пользователям большее удобство. Однако эта технология накладывает более строгие требования к структуре, материалам и производительности аккумулятора.

Зарядка и разрядка аккумулятора — это процесс перемещения литиевых ионов между положительным и отрицательным электродами. Во время зарядки литиевые ионы мигрируют от катода к аноду; во время разрядки они движутся в противоположном направлении. Этот механизм дает литий-ионным аккумуляторам их прозвище: "качалки", так как литиевые ионы непрерывно перемещаются между электродами.

Во время быстрой зарядки большое количество литиевых ионов должно быстро вернуться к графитному слою анода. Однако ограниченная площадь поверхности графита не может одновременно вместить все ионы, что приводит к заторам. Некоторые литиевые ионы не могут внедриться в графит и вместо этого осаждаются в виде металлического лития на поверхности анода — явление, известное в отрасли как осаждение лития.

Хотя литиевые ионы теряются, они не исчезают. Вблизи отрицательного электрода батареи они просто превращаются из литиевых ионов в металлический литий, а затем становятся серебристо-белым металлическим литием, прикрепленным к поверхности отрицательного электрода. Это явление в промышленности называется "осаждение лития".

Если зарядка продолжается при низких температурах или с высокими токами, эти литиевые отложения могут кристаллизоваться и вырастать в структуры, похожие на деревья (дендриты). Со временем дендриты могут пробить сепаратор батареи, вызывая короткие замыкания и опасность возгорания. Макроскопически потеря активных литиевых ионов снижает доступную емкость батареи, что напрямую влияет на запас хода электромобиля.

Современные электромобили оснащены системой управления батареей (BMS), сложным контроллером, который мониторит и оптимизирует производительность батареи. В холодную погоду подвижность литий-ионов значительно снижается, что уменьшает количество ионов, участвующих в циклах зарядки/разрядки. При зарядке при низких температурах BMS сначала активирует систему терморегулирования:

Охлаждающая жидкость нагревается и циркулирует через аккумулятор с помощью насоса для повышения его температуры.

Первоначальная зарядка питает этот процесс нагрева, а не заряжает батарею напрямую.

Как только уровень заряда батареи достигает ~20% (SoC), она выходит из "уязвимой фазы" при низкой температуре, и BMS позволяет максимальную скорость зарядки в зависимости от температуры окружающей среды.

По мере того как уровень заряда (SoC) приближается к 80%, система управления батареей (BMS) снижает мощность зарядки и ограничивает ток, чтобы стабилизировать батарею, ставя безопасность выше скорости.

На самом деле, быстрое зарядное устройство повреждает батареи?

Хотя побочные эффекты быстрой зарядки являются неотъемлемыми, их влияние происходит постепенно. Для того чтобы вызвать заметное ухудшение состояния батареи, требуется сотни быстрых зарядок. Кроме того, производители электромобилей проектируют батареи с учетом строгих стандартов долговечности — например, в Китае требуется, чтобы ячейки аккумуляторов выдерживали более 1,000 циклов зарядки. Для электромобиля с запасом хода 500 км это эквивалентно 500,000 км пробега, что значительно превышает типичный срок службы частного автомобиля в 200,000–300,000 км.

Ключевым фактором является частота использования: частая быстрая зарядка вызывает больше накопительного повреждения, чем медленная зарядка, но утверждение "быстрая зарядка всегда повреждает аккумуляторы" является упрощением. Чтобы защитить здоровье аккумулятора, избегайте быстрой зарядки, когда аккумулятор почти разряжен или полностью заряжен.

Лучшие практики для безопасной быстрой зарядки

Управление с помощью BMS:

BMS автоматически регулирует параметры быстрой зарядки: высокомощная зарядка при низком уровне заряда (SoC) и поддерживающая зарядка выше 80% SoC, балансируя эффективность и безопасность.

Привычки зарядки, которые следует принять:

Приоритизируйте медленную зарядку дома: Установите частный зарядное устройство, чтобы заряжать аккумулятор с постоянной скоростью, минимизируя стресс на батарею.

Оптимизация SoC для быстрой зарядки: Начинайте быструю зарядку, когда оставшаяся мощность составляет 20–30%, и останавливайтесь на 80%. Это избегает неэффективной фазы подзарядки и снижает риски перезарядки.

Пожалуйста, предоставьте текст, который вы хотите перевести.

Основные советы по зарядке

Избегайте немедленной зарядки после солнечного воздействия:

Высокие температуры от длительного солнечного света повышают температуру в отсеке батареи, ускоряя старение схемы, если зарядка происходит немедленно.

Предпочтительные условия зарядки при более низкой температуре:

Жаркая погода нагружает систему теплового управления; заряжайте ночью летом для оптимальной работы.

Держитесь подальше от грозы:

Никогда не заряжайте во время грозы, чтобы избежать электрических опасностей.

Нет жильцов во время зарядки:

Несмотря на редкие инциденты, зарядка высокого напряжения представляет собой риски — всегда выходите из автомобиля во время зарядки.

Заключение

При правильном использовании и обслуживании влияние быстрой зарядки на срок службы батареи можно контролировать. Снижение частоты быстрой зарядки и избегание глубоких разрядов (ниже 20% SoC) являются ключевыми. По мере развития технологий быстрая зарядка станет безопаснее и эффективнее, продолжая повышать удобство электрической мобильности.

Понимая механику быстрой зарядки и принимая умные привычки зарядки, пользователи могут наслаждаться преимуществами быстрого пополнения энергии, одновременно максимизируя долговечность батареи.