接昨天的网页链接,今天继续讨论第二个话题:为什么超高倍率快充,现阶段难以避免电

郭淮谈汽车 2026-05-08 11:04:13

接昨天的网页链接,今天继续讨论第二个话题: 为什么超高倍率快充,现阶段难以避免电芯温度上升?

放在过去,70℃数字基本会被直接判定为:电池包出大事了,是不是哪里故障了?因为在 5C 之前,电池包的温度控制目标很简单,就是越低越好。

在过去的快充范式里,45℃、50℃更像是限值,而不是目标值不是说电池充到 45℃、50℃就很理想,而是说最好别碰到这个区间。如果能控制在25℃那就太牛了,绝对没人嫌你温度低,只会夸你有本事!

前文已述:电池有很多有害的副反应,它们大多与高温相关。例如:SEI膜分解(80–120℃) → 负极与电解液反应(~100℃起) → 隔膜收缩/熔化引发内短路(~130℃) → 正极分解并释放氧气(~200℃) → 电解液剧烈分解与燃烧(>200℃)【图1】。

既然如此,电池温度当然是越低越好(低温充电是另一个话题)。以往做电池温度管理,当然是离这个副反应起点越远,安全余量就越大。

一直在严防死守温度这一关,所以回头看,从 1C 到 5C 的进步其实并不快。我印象中,大概是这么一个过程:

- 2020年,我的那辆小鹏P7,峰值充电功率80kW,也就是1C。这在当时已经是较高水平。- 2022年,小鹏G9的3C版,那速度带来的震撼,至今还记得。 23年4月交付了4C版,提升的相对体感反而不大。- 2024年,理想MEGA,以及2025年的理想i6、i8,进入5C阶段。

20到24年的四年,算下来基本就是每年1C的进步。大家也会有疑惑,为啥到了25-26年,这充电速度就直接从5C到了10C、12C、15C呢? 科技腾飞了吗?

关键变化之一,就在于充电温度的控制思路变了 —— 过去是“越低越好”,能压多低压多低;现在则变成了“允许适当升温,但必须精确控制”。

为什么会这样?因为大家发现,如果不这么解放思想,从5C再往上提速就很难了。

根据焦耳定律,Q = I²Rt。电流上去、内阻就必须下来,否则发热量将无法控制。锂电池的内阻主要由三部分组成,分别对应电芯的三个部分【图2】:

第一,欧姆阻抗——电流在导体中“走路”的阻力。第二,界面阻抗——锂离子“过SEI关”的难度。第三,扩散阻抗——进负极之后“走得快不快”。

欧姆阻抗和扩散阻抗先不讨论,今天咱们聚焦于对温度最为敏感的界面阻抗。

锂离子在电解液里,从来都不是一个人行动的,而是带着一圈随从——这就是溶剂化(solvation)。

锂离子本体其实很小,半径只有0.76 Å;但因为电荷密度高,会强烈吸引周围分子,最后变成一个被“包裹起来”的大颗粒。算下来,它的有效尺寸能到4.8 Å,甚至比钠离子还大。

这一大,就大出问题了!锂离子吸引溶剂分子的能力强,那反过来想摆脱它们的难度就大。当它想进入负极材料的时候,必须把这一圈“壳”卸掉。这一步,就是去溶剂化(desolvation)。

去溶剂化需要额外的能量,本质上就是一个典型的“能垒问题”。对应到电池里,这一段阻力,就是界面阻抗能垒高低,有一个通用的公式,那就是大体遵循阿伦尼乌斯关系:温度越高,跨越能垒的概率就越大,去溶剂化过程就越快。

k=Ae^(-E_a/RT)

温度处在指数项的分母中。这意味着,温度上升时,它不是简单“升一点”,而是会以指数形式放大反应速率。

在一个比较典型的去溶剂化能垒(例如 Ea≈40 kJ/mol)条件下,较高温度下提升6℃对应的反应速率大约可以提升约 30% 左右。

反过来也一样。

如果一块电池在 65℃时,可以支撑 12C 的充电倍率;那么温度降到59℃,它可能就只能支撑 9C 左右;如果再降到 45℃附近,可能就只剩下 5C 水平了。此外,在高SOC状态下扩散阻抗也会变大,此时也需要提升温度来削弱这种变大的趋势。

这当然只是一个定性的简化推演,不是对某一款具体电池的精确计算。上述数据都是举例用的相对值。但它能说明一个关键问题:如果把电池温度拼命往下压,那想突破 5C 大关,恐怕就很难了。

当然,降低界面阻抗不只有升温这一条路。比如优化电解液体系、调整溶剂化结构、改善 SEI 膜成分,都可以降低锂离子穿越界面的难度。但如果目标是10C、15C这个级别,恐怕很难完全绕开放宽温度窗口这件事。

此外,温度上升对于高SOC降低扩散阻抗也有帮助,以及也可以提升散热效率(与温差成正比)。这其实就是另一个话题了:过去几年,从小面到大面,从单面到多面,把散热这件事尽可能做到极致。

但问题也在这里。电池包总共就这些面,散热路径是有物理上限的。做到多面液冷之后,这条路基本已经被挖干净了。此时此刻,让电池温度上升,就也成了提升散热速度的一个戏剧性方法了 —— 散热,是为了降温;但为了更快散热,允许你升温。

就像你用笔记本打游戏的时候,键盘都有点烫手,但温度并不会无限度上升。就是因为当它烫手的时候,散热速度也上去了,达到了一种新的平衡。但这种新的平衡务必更为精确,因为当CPU和显卡长期运行在90℃以上的时候,坏掉的概率大大增长。我在读博的时候,就目睹过一个AMD台式机CPU跑Matlab时现场烧坏,破除了我曾认为“CPU不可能坏”的信念。

所以,今天才神道测出 76.42℃的高温,我只是有点惊讶竟然超过了75℃ —— 如果最高只测出71℃,那就更容易接受一些。

若执意追求 10-15C 超高倍率快充,必然要牺牲温控、抬升电池工作温度,这是无法违背的物理客观规律。

但回过头来看,用户真的刚需这么极致的快充速度吗?我自己是有5C车,但也几乎不会去5C桩充。本质上,这既是用户需求的取舍问题,也是行业发展的路线选择问题。我们还有得选择的余地,所以接下来第三个话题,就来探讨这个!

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