人類(lèi)和充電的終極戰爭，會(huì )有結束的一天嗎？
2018-11-09
生活在智能手機的時(shí)代的我們，時(shí)時(shí)刻刻都在面臨著(zhù)生存危機：網(wǎng)絡(luò )無(wú)信號、手機沒(méi)電量、月底缺流量......
網(wǎng)絡(luò )無(wú)信號？隨著(zhù)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的覆蓋面的不斷加大，這一問(wèn)題開(kāi)始出現得越來(lái)越少；月底缺流量？隨著(zhù)流量
資費的下降和流量包的辦理日趨便捷，以及街角巷頭的各家店子都有的免費Wi-Fi，這一問(wèn)題好像也不再那么突
出；手機沒(méi)電量？沒(méi)關(guān)系，現在手機的電池容量越來(lái)越大，手機的電量也會(huì )越來(lái)越夠用...等等，為什么電量還
是不夠用？？？
雖然手機和各種電子設備的電池容量正不斷提升，但仍然無(wú)法完全滿(mǎn)足我們的需求。手機和各種電子設備電
量的不夠用在很多時(shí)候讓我們不知所措，于是，在各種各樣的場(chǎng)合，都可以看到拿著(zhù)手機、坐著(zhù)或趴著(zhù)、在電源
附近或是拿著(zhù)移動(dòng)電源充電的人。此時(shí)此刻，手機的電源線(xiàn)成為了我們的生命線(xiàn)，焦急地等待著(zhù)電量充滿(mǎn)的我們，
就像是在產(chǎn)房外焦急地等待著(zhù)孩子誕生的父親。
于是我們總會(huì )抱有一種小小的期待：隨著(zhù)快充技術(shù)的發(fā)展，再過(guò)幾年，會(huì )不會(huì )真的充電五秒鐘，就...就充滿(mǎn)
了呢？
別做夢(mèng)了。
為什么電池充電這么慢？首先我們需要了解一下電池充電的過(guò)程。
以鋰電池為例，電池充電并不是說(shuō)只是簡(jiǎn)單地把一定量的電能一口氣“塞進(jìn)”電池就可以了，其充電過(guò)程可以分為
預充電（涓流充電）、恒壓充電、恒流充電等階段，涓流充電和恒壓充電相對較慢，使得電池充滿(mǎn)電需要較長(cháng)的時(shí)間。
圖丨鋰離子電池三階段充電過(guò)程圖[1]
預充電：當電池電壓較低時(shí)，接通電源后電池并不能立刻開(kāi)始以最大電流進(jìn)行充電，而是需要先進(jìn)行預充電，對于大
多數鋰電池而言，這個(gè)閾值電壓一般在3.0V以下。
恒流充電：當電壓上升到到閾值電壓以上，便可以開(kāi)始加大電流進(jìn)行恒流充電，此時(shí)電池充電電流大，電池電壓逐漸上
升，充電速度較快。
恒壓充電：當充電截止電壓過(guò)高時(shí)，鋰電池的循環(huán)受命極短。因此，當恒流充電進(jìn)行到一定程度，電壓上升至調節電壓
值時(shí)，便需要控制電壓內進(jìn)行恒壓充電，避免充電電壓的進(jìn)一步提升造成的電池循環(huán)受命的下降。此時(shí)充電電壓一定，充電
電流逐步降低至充電終止電流。
圖丨鋰電池的循環(huán)壽命會(huì )受到充電截止電壓的影響[1]
預充電模式（涓流充電）:為了彌補電池的自放電和其他與之相連的負載消耗造成的電量下降而進(jìn)行的補充充電階段，實(shí)
際上是恒流充電與恒壓充電的組合。
那么，為什么不能無(wú)限制地提高充電速度呢？一方面，是由于充電電流或充電電壓過(guò)高會(huì )對鋰電池的壽命產(chǎn)生影響。另一
方面，則是由于鋰電池的枝晶問(wèn)題尚未解決，對于現在的鋰電池而言，充電速度過(guò)快時(shí)，鋰離子來(lái)不及進(jìn)入負極柵格，在負極
附近的電解液中聚集，可能會(huì )俘獲電子成為金屬鋰。持續生成的金屬鋰會(huì )在負極附近負極長(cháng)大成為樹(shù)枝狀的晶體，俗稱(chēng)枝晶。
枝晶的長(cháng)大最終可能會(huì )刺破正負極間的隔膜，形成短路，因此需要控制充電速度[2]。
圖丨兩種不同的鋰枝晶生長(cháng)模型[3-4]
隨著(zhù)電池技術(shù)的不斷發(fā)展，以后電池充電所需要的時(shí)間會(huì )越來(lái)越短，這可以說(shuō)是手機重度依賴(lài)者的福音了。但是，生活中受
到電池和充電速度限制的并不僅僅只有手機，還有電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)等。電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)上電量不足時(shí)相較手機更為
不便：你可以一邊充電一邊玩手機，但在現有的充電設施下，你卻不能一邊充電一邊繼續駕駛著(zhù)電動(dòng)車(chē)趕路。
對于電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)而言，在電量所剩無(wú)幾卻有著(zhù)急趕路時(shí)等待充電顯然是不現實(shí)的。在這樣的情況下，擺在電池行
業(yè)面前的有幾條路。一方面是更快速的充電技術(shù)：部分電池廠(chǎng)商制定了在十年內實(shí)現鋰電池“15分鐘完成充電80%以上”的目標，
現在的快充技正在快速地發(fā)展。但是，“不需要等待充電的那一天”還太遙遠，依然需要我們耐心等待。
另一方面則是充換電系統的構想：對于手機而言，沒(méi)電了換電池已經(jīng)成為過(guò)往，現在的一體式機身使得我們失去了這種選擇，
但對于電動(dòng)自行車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)而言，更換電池則是一種高效方便的選擇，前提是，有這樣一個(gè)完善的系統。這樣的構想已經(jīng)慢慢
開(kāi)始在電動(dòng)自行車(chē)上實(shí)施，如雷風(fēng)新能源針對短途電單車(chē)出行所構建的“智慧電池”+“換電站”的能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)共享?yè)Q電
的方式，解決電單車(chē)的“電量困境”。
圖丨共享電單車(chē)充換電管理解決方案
除了共享電單車(chē)，人們還開(kāi)始探索針對個(gè)人電單車(chē)領(lǐng)域的智能掃碼充電方案，以解決電單車(chē)充電不便的問(wèn)題，以及針對外賣(mài)、
快遞等物流行業(yè)的智能充電柜和換電系統，以解決配送行業(yè)“最后三公里”的續航問(wèn)題。
圖丨 雷風(fēng)新能源的共享電單車(chē)（上）和換電柜（下）
雷風(fēng)新能源所提出的電單車(chē)充換電能源系統便是這樣一個(gè)系統，這一系統集智能掃碼充電、智能電池充電柜、共享?yè)Q電于一體，
為配送行業(yè)和個(gè)人電單車(chē)用戶(hù)提供更為便捷和安全的充換電服務(wù)。
圖丨智能充換電能源網(wǎng)絡(luò )的構想
在充電技術(shù)尚不能實(shí)現“充電五分鐘，續航百公里”的現在，雷風(fēng)新能源智能充電柜和共享?yè)Q電方案可以說(shuō)是為了讓出行更為便捷
所走出的試探性的一步。在電單車(chē)上的這一嘗試未來(lái)可能會(huì )逐步推廣應用至電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)，相較于電單車(chē)領(lǐng)域，在電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)推廣這
一系統可能會(huì )面臨著(zhù)更多地困難，但為了出行更為便捷，或許，值得一試。
參考文獻
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