超充“不伤”的第三种解法丨对话国轩高科曹勇

撰文 | 奚筱林 编辑｜马青竹

有人说，超充/闪充是一场营销。但不能忽略的是，电池材料、电化学体系和系统工程的确一直在革新。

还有人说，5C、6C的速度已经够了，没有必要再快了。但人类永远追求效率，电池技术创新还得继续搞。

而且，中国电池不做，日韩也会做。LG在去年底研发出一种新型锂金属电池电解质，据说解决了枝晶问题。

但有一说一，超充确实不是可见即可得的技术红利。普通人有限的物理知识，很难泛化到复杂的商业场景上。

如果两家头部电池企业的工程话术晦涩难懂，国轩高科的测试数据和解决方案，可能对C端用户来说更好理解。

基于最新发布的G刻二代超快充电池（支持最高12C），国轩高科针对不同充电习惯对电池寿命的实际影响进行了测试：

以90% 电池健康度（SOH）为基准，若每次充电都使用超充，循环寿命约为700次；

使用一次超充与一次常规充（2C）交替，循环寿命提升至约1000次；

使用一次超充与三次常规充（2C）交替，循环寿命提升至约1300次。

根据国家标准，动力电池以1C充放电进行循环测试，500次时SOH不能低于90%，1000次时SOH不能低于80%。

“绝大多数私家车一年的行驶里程不会超过2万公里，10年也就20万公里，换算成循环次数大概只有300-400次。”

国轩高科工研总院常务副院长曹勇说，行业在做超充电池的时候，已经考虑到了安全和寿命的冗余，消费者可以放心充、放心用。

他认为，超充是效率和寿命的博弈，如何取得平衡才更重要。还提出一个另类的观点：PK时间意义不大。

温度：高也不成，低也不成

影响电池寿命的因素有很多，最主要的外部因素就是温度。高温会触发电解液不可逆分解，引发SEI膜陷入“死亡循环”。

因此，想要保护电池寿命，就要控制温升。

关于解决方案，大家似乎也达成了共识：从单体层面降低内阻。

宁德时代通过SEI基因定向编辑技术和层拓石墨技术，从材料基因层级对电池进行了系统重构，把磷酸铁锂电芯的平均内阻做到了0.25毫欧。

比亚迪优化了正负极材料，通过纳米级包覆、晶格调控等技术，打造“锂离子高速通道”，降低电芯内阻。

国轩高科通过三维导电网络的设计，电解液配方优化，以及结构的降阻，将电芯的DCR相比上一代降低25%。

但正如硬币有两面，温度也不是越低越好。

锂离子在电解液中的传输速度，以及石墨负极的嵌锂反应速率，决定了电池的充电效率，而温度是影响离子传输速率的关键。

因此，想要实现更快的充电速度，就必须提高电池的工作温度。

一边得降温护着电池寿命，另一边得升温赶着充电速度，这事儿打根儿上就拧巴，但总归得找到一个能两头兼顾的平衡点。

国轩高科通过测试，找到了这个平衡点。

最新发布的第五代磷酸铁锂电池，在无任何主动冷却的条件下，按照10%-80%电池荷电状态（SOC）：

等效倍率4C充电时，电芯内部最高温度为42℃，循环次数为1200次；

等效倍率升至6C后，电芯内部最高温度为58℃，循环次数减少到1000次；

当等效倍率来到8.5C，最高温度已接近70℃，循环次数骤降至700次。

由此得出结论，在当前磷酸铁锂材料体系下，锂离子传输速度在70℃时达到峰值，充电效率最高；超过70℃后，电解液分解速度急剧加快，电池寿命出现断崖式下跌。

曹勇进一步解释道：“六氟磷酸锂从60℃开始会缓慢分解，70℃以后分解速度呈指数级上升。分解产生的氢氟酸持续腐蚀SEI膜，SEI膜破损重组则不断消耗活性锂。“

所以他才会说，高温既是快充的催化剂，也是电池寿命的腐蚀剂。

热管理技术还能进步

当然，上面的数据只是基于单体电池测试所得。现实工况下，电池热管理系统的作用不可忽视。

比亚迪二代刀片电池的全温域智能热管理系统，采用铜箔和铝箔并列导热、复合直冷加液冷等技术，提高电芯和电池包的散热效率。

宁德时代研发出电芯肩部冷却方案，通过拓扑仿真精准定位充电时发热最集中的极耳位置，进行针对性冷却，冷却效率提升20%以上。

国轩高科的G刻二代超快充电池，采用天地双端冷却技术，电芯上下表面同步散热，相比传统的底部单面冷却，换热面积增加100%。

不过，当前的热管理技术还是绕不开一个极限问题：热量的产生只需要几分钟，而带走这些热量需要更长的时间。

国轩高科对电池包的“系统温度”进行了测试：G刻二代超快充电池在峰值12C、平均8.5C快充条件下，整个系统的最高温度，从单体测试的70℃，降至65℃左右。

曹勇直言，这已经是当前整车热管理系统的极限，由于超充时间太短，没有办法及时带走电池内部的全部热量。

他说：“即使将冷却液温度降至10-15℃，也只能有限提升散热速度。但这样做会大量消耗电池电量，反而降低实际续航。”

另一组对比测试数据显示，单体电池在超充时，电芯温度超过60℃的时间，大约为6.9分钟。

配备冷却系统的情况下，对整个电池包进行超充，电芯温度超过60℃的时间为6分钟，仅减少了0.9分钟。

目前，新能源汽车热管理技术还没有出现能够突破这一极限的颠覆性方案，各技术路线（如空气冷却、液体冷却、相变冷却、复合冷却等）差异较大，各有适配场景。

未来，随着热管理技术在材料创新、环保冷媒、智能调控、能量回收等方面持续优化，提升散热效率的同时降低能耗，系统散热表现也将继续进步。

被忽视的日历寿命

最后我们回到曹勇的观点，为什么说PK时间没有意义。

此前，我们提到电池寿命的时候，谈论的基本都是循环寿命。然而一个决定电池全生命周期价值的关键指标却被忽略了，那就是日历寿命。

循环寿命，指的是电池在特定充放电循环条件下，当实际可用容量衰减至额定容量的80%时，所经历的充放电循环总次数。

日历寿命，用于描述电池在未使用（搁置）状态下的容量衰退，与充放电次数无关，主要取决于材料的化学稳定性和存储条件。

过去，长寿命电池多用于储能、客车、商用车领域，如特斯拉储能系统Megapack日历寿命质保20年。而在乘用车领域，却鲜有人关注这个维度。

曹勇表示，绝大多数私家车一年的行驶里程不会超过2万公里，10年也就20万公里，换算成循环次数大概只有300-400次。

在他看来，这种用车方式对于循环寿命的要求其实并不高，真正决定车电是否同寿的是日历寿命。

而提升日历寿命与超充性能之间存在天然矛盾。

为了延长日历寿命，需要使用化学性质更稳定的负极材料和电解液配方，减少副反应的发生，如钛酸锂。但这些材料通常离子电导率较低，会限制充电速度。

反之，为了提升充电速度，便需要使用高倍率负极材料和高活性电解液。然而这些材料的化学稳定性较差，日历寿命会相应缩短。

二者注定是无法兼得的，因此国轩高科在开发第五代磷酸铁锂电池时，针对这两种需求推出了两条技术路线：

G刻二代超快充电池适合充电不便的用户，支持最高12C超充，10%-80%充电最快仅需4.9分钟，10%-97%仅需8.7分钟。

G擎超长寿命电池适合有家桩的用户，乘用车版本（非营运车辆）可实现12年不限里程质保，常温下循环次数超4000次，高温下循环次数也能达到3000次。

结语

超充技术经过多年发展，到今天已经足够成熟可靠。行业通过材料革新、系统优化和充足的寿命冗余，把超充对电池的影响控制在了合理范围内，大家完全不用谈虎色变。

但也没必要为了一两分钟的充电速度盲目追高。对于绝大多数用户来说，日常充电以家用慢充为主，超充更多是应急补充，极致的快充性能在大部分场景下其实用不上。

国轩高科用最直白的测试数据，把复杂的技术逻辑讲给我们听。让我们既能安心享受技术进步带来的补能便利，又能根据自己的用车节奏做出理性选择。

—THE END—

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