鋰離子電池的充電方法有很多種,針對快速充電的要求,其重要方法包括脈沖充電、Reflex充電,和智能充電。不同的電池類型,其適用的充電方式也不完全相同。

Reflex快速充電法

Reflex快速充電方法，又被稱為反射充電方法或打嗝充電方法。該方法的每個工作周期包括正向充電、反向瞬間放電和停充3個階段。它在很大的程度上解決了電池極化現象，加快了充電速度。但是反向放電會縮短鋰離子電池壽命。

在每個充電周期中，先采用2C的電流充電時間為10s的Tc，然后停充時間為0.5s的Tr1，反向放電時間為1s的Td，停充時間為0.5s的Tr2，每個充電循環時間為12s。隨著充電的進行，充電電流會逐漸變小。

脈沖充電

在脈沖充電過程中，鋰離子電池電壓下降速度會漸漸減慢，停充時間T0會變長，當恒流充電占空比低至5%～10%時，認為電池已經充滿，終止充電。與常規充電方法相比，脈沖充電能以較大的電流充電，在停充期電池的濃差極化和歐姆極化會被消除，使下一輪的充電更加順利地進行，充電速度快、溫度的變化小、對電池壽命影響小，因而目前被廣泛使用。

在整個過程中，對不同的電池有不同的標準充電電流，例如關于3C產品電池標準一般選擇0.1C-0.5C，而關于大功率動力鋰電池，標準充電一般為1C。選擇較低的充電電流，也是考慮到電池的安全性。所以，平時說的快充，就是指高于標準充電電流數倍至數十倍不等。

有人說，鋰離子電池充電就像倒啤酒，速度快，裝滿啤酒的速度也快，但是泡沫很多。倒的慢，速度慢，但是啤酒多，很實在。快充在節約了充電時間的同時，也會對電池本身有較大的破壞。

由于電池中存在極化現象，其能夠接受的最大充電電流會隨著充放電循環的新增而減小，當持續充電且充電電流較大時，電極處的離子濃度升高，極化加劇，電池端電壓無法與充入的電量/能量直接線性比例地對應起來。同時大電流充電，內阻的增大會導致焦耳發熱效應加劇(Q=I2Rt)，帶來副反應，如電解液的反應分解、產氣等一系列問題，危險系數驟然新增，對電池安全性出現影響，非功率型電池的壽命必然會大幅縮短。

01正極材料

鋰離子電池快充的過程，就是正極材料中Li+快速遷移嵌入負極的過程。正極材料的粒徑能影響電池電化學過程中的響應時間、離子的擴散路徑等，據研究隨著材料的晶粒尺寸減少，鋰離子的擴散系數增大。但是，隨著材料顆粒尺寸減小，在生產中制漿就會出現嚴重的顆粒團聚、造成分散不均勻，同時納米顆粒會降低極片的壓實密度，并在充放電過程中與電解液接觸面積增多副反應，影響電池的性能。

比較靠譜的方法是對正極材料進行包覆改性，例如LFP本身導電性就不太好，對其進行表面包覆碳材料或其它材料后可以提高其導電性，有利于提高電池的快速充電性能。

02負極材料

鋰離子電池快充即意味著鋰離子快速脫出并游向負極，這時候就要負極材料具有快速的嵌鋰能力。用于鋰離子電池快充的負極材料包括碳材料、鈦酸鋰及其它的一些新型材料。

關于碳材料來講，由于嵌鋰電位和鋰析出的電位差不多，常規充電的情況下一般是鋰離子優先嵌入石墨，但是在快充或低溫條件下，鋰離子可能會在表面析出形成枝晶鋰。枝晶鋰刺破SEI，會造成Li+二次損耗，降低電池容量。當鋰金屬達到一定量后就會從負極向隔膜生長，造成電池短路的危險。

關于LTO來講，其本身屬于零應變性的含氧負極材料，在電池工作時不會出現SEI，其與鋰離子的結合能力更強，能夠滿足快充快放的要求。同時也正是因為無法形成SEI，負極材料會與電解液直接接觸，促進了副反應的發生，LTO電池產氣的問題遲遲無法解決，只能通過表面改性的方式得以緩解。

03電極液

前面也說到，快充過程中由于鋰離子遷移速度和電子傳輸速率不一致，電池會存在較大的極化。那么為了盡量減少電池極化引起的負面反應，要從下面三點將是電解液的研發方向：1、高解離度電解質鹽；2、溶劑復合-粘度更低；3、界面控制-膜阻抗更低。

04生產工藝與快充的關系

之前分別從正負極材料、電極液等三個關鍵材料分析了快充對其的要求和影響，下面來講影響比較大的工藝設計。電池制作工藝參數直接影響電池活化前后鋰離子在電池各部分中的遷移阻力，因此電池制備工藝參數關于鋰離子電池性能的發揮具有重要的影響。

（1）漿料

關于漿料的性質，一方面是要保持導電劑的均勻分散。因為導電劑在活性物質顆粒之間分布均勻，在活性物質之間、活性物質與集流體之間可形成較均勻的導電網絡，具有收集微電流的用途，降低接觸電阻，可以提高電子的移動速率。另一方面是防止導電劑的過分散。在充放電過程中，正負極材料晶體結構會發生變化，可能造成導電劑的剝離脫落，使電池內阻升高，影響性能。

（2）極片面密度

理論上來講，倍率型電池與高容量電池不可兼得。正負極極片面密度較低時，可以增大鋰離子的擴散速度，降低離子和電子遷移阻力。面密度越低，極片越薄，在充放電中鋰離子不斷的嵌入與脫出對極片結構造成的變化也越小。