快速充電被認(rèn)為是電動(dòng)汽車在經(jīng)濟(jì)上取得廣泛成功的關(guān)鍵要求。當(dāng)前的鋰離子電池 (LIB) 具有高能量密度，可實(shí)現(xiàn)足夠的行駛里程，但與傳統(tǒng)車輛相比，充電時(shí)間要長(zhǎng)得多。所應(yīng)用的正極、負(fù)極和電解質(zhì)材料的多種特性會(huì)影響電池的快速充電能力。

在此，以色列理工學(xué)院Yair Ein-Eli和德國(guó)吉森大學(xué)Jürgen Janek等人撰寫(xiě)綜述從物理化學(xué)和材料的角度關(guān)注了阻礙當(dāng)今LIB快速充電的問(wèn)題。在這篇綜述中，作者詳細(xì)考慮了不同材料組合的物理化學(xué)基礎(chǔ)，將鋰在電極內(nèi)的傳輸確定為快速充電的關(guān)鍵限速步驟。

鋰在活性材料中的擴(kuò)散本身會(huì)減慢充電過(guò)程并導(dǎo)致高過(guò)電位。此外，多孔電極電解質(zhì)相內(nèi)鋰離子緩慢傳輸導(dǎo)致的濃差極化也限制了充電速率。兩種動(dòng)力學(xué)效應(yīng)都是在石墨負(fù)極上觀察到的鋰電鍍的原因。

圖1. 從材料到電池級(jí)別的與快充能力相關(guān)的參數(shù)概述

此外，作者從LIB內(nèi)的電位和濃度分布得出的結(jié)論得到了對(duì)負(fù)極、正極和電解質(zhì)材料（包括固態(tài)電池）的廣泛文獻(xiàn)調(diào)研的補(bǔ)充。作者分析了典型LIB材料的優(yōu)缺點(diǎn)，從而為快速充電應(yīng)用的材料和電極級(jí)別的最佳性能提出了建議。

最后，還簡(jiǎn)要討論了電池器件級(jí)別的限制，在更高溫度下運(yùn)行確實(shí)需要在電池級(jí)別上進(jìn)行更復(fù)雜的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)最佳散熱以減少退化并延長(zhǎng)電池壽命。作者希望這篇評(píng)論將在這個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域引發(fā)新的令人興奮的研究，可能會(huì)導(dǎo)致未來(lái)電動(dòng)汽車的廣泛應(yīng)用。

圖2. 從材料到電池水平的快速充電能力的一般趨勢(shì)

Fast Charging of Lithium-Ion Batteries: A Review of Materials Aspects, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101126