快充幾乎隨處可見。許多智能手機只需半小時左右就能從幾乎沒電充到80%以上,而一些電動汽車在快速充電後可以增加數百公里的續航里程。
但電池並非完美無缺,其容量會隨着時間推移而衰減。
鑑於快充能在更短時間內提供更多電量,那麼快充是否會損害電池呢?
答案是肯定的,但情況比你想象的要複雜。
快速充電會加速某些類型的電池老化,但現代電池都設計有保護措施來儘量減少這種損害。
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快充的工作原理是什麼?
可充電鋰離子電池是目前最常見的電池類型,其工作原理是通過在陰極和陽極這兩個電極之間移動鋰離子。充電時,鋰離子在電池內部循環並儲存在陽極,直到電池再次使用。
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快充和普通充電的主要區別在於離子移動的速度。普通充電可能需要幾個小時,而快速充電可以在一小時或更短的時間內充滿電。
常規充電採用較低的電流,使鋰離子能夠逐漸嵌入陽極的微小孔隙中,這樣產生的熱量很少,機械應力也最小;快速充電則顯著提高電流和功率,以縮短充電時間。
並非所有電池都設計用於快速充電。
電池能否承受高速充電取決於材料、內部結構和電池管理系統。快速充電電池通常使用特殊的電極材料或更薄的電極和電解液,使鋰離子更容易移動。製造商也可能重新設計電池的內部結構,以降低電阻和發熱量。
快速充電會造成哪些類型的損害?
所有鋰離子電池都會隨着時間推移,容量下降,即使保養得當也不例外。但快充會加速電池老化的一些化學過程。
其中一個最大的隱患是鋰沉積現象。
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在快速充電過程中,鋰離子可能沒有足夠的時間在陽極內部充分沉積。相反,部分鋰會以金屬沉積物的形式聚集在電極表面。這些沉積物會減少可用於儲能的鋰量,從而降低電池容量。
在極端情況下,鋰會形成針狀結構,稱爲枝晶,這些枝晶會刺穿電池內部組件,造成安全隱患。
快速充電也會產生更多熱量。熱量是電池電阻的副產品。電池充電速度越快,產生的熱量就越多。
用小電流給小電池充電時,產生的熱量也相對較小,這並不是什麼安全問題。但隨着電池容量的增大,充電時的電流和產生的熱量也會大幅增加。
高溫會加速化學反應,從而加快降解電池材料。
在某些極端情況下,過熱會導致電池膨脹、起火甚至爆炸,這被稱爲熱失控。
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有些電池,例如電動汽車中使用的電池,都配備了管理系統,可以幫助它們安全充電而不會過熱。
大多數現代智能手機、筆記本電腦和電動汽車都配備了電池管理系統,可以在充電過程中監控電壓、電流和溫度。
如果你把手機放在陽光下暴曬,會收到過熱警告。
如果溫度過高,這些系統會自動降低充電速度來保護電池。
如何延長電池壽命?
溫度至關重要。
最好避免在高溫環境下充電,極低的溫度也有害,它會阻礙鋰離子在電池中的移動。
理想情況下,充電溫度範圍應該在20到25攝氏度左右。
同時,避免讓筆記本電腦等設備長時間插着電源,因爲這會降低電池性能。
建議養成“淺充電、淺放電”的習慣。
日常使用時,請將電池電量保持在20%到80%之間,沒有必要每次都充滿電。
深度放電和充放電循環次數是決定電池壽命的關鍵因素。
當然最重要的是要把電池供着嘍
https://www.nature.com/articles/s41560-023-01194-y.epdf
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