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《对电池充电的新见解支持改进的电动车的发展》

  • 来源专题：集成电路
  • 编译者： Lightfeng
  • 发布时间：2017-12-24

  • 慕尼黑工业大学，Forschungszentrum Jülich和RWTH Aachen大学的研究人员在“今日材料”上发表了对锂离子电池的充电速率如何成为他们的寿命和安全的限制因素这个新技术的独特见解。

    最先进的锂离子电池正在推动清洁运输和高端消费类电子产品的革命，但充电时间仍有很大的提升空间。目前，通过增加充电电流来缩短充电时间会影响电池寿命和安全性。

    慕尼黑工业大学（TUM）的Johannes Wandt博士解释说：“锂离子可以可逆地插入石墨阳极的速率，就在锂电池进入之前，限制了充电电流。”

    Rüdiger-A博士解释说：“我们的目标是开发一套工具，以便于对不同电池设计和循环协议的锂金属镀层进行实际的了解。”

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相关报告

  • 《电动汽车充电模块的发展趋势》
    • 编译者：赵卫华
    • 发布时间：2025-05-16
    • 电源模块对于实现快速充电速度和支持大功率应用至关重要，可以满足日益增长的电动汽车普及的需求。 直流快速充电器中的电源模块是将交流电网电能转换为高压直流电能以高效为电动汽车电池充电的关键组件。它集成了整流器、逆变器和控制系统，以确保精确的电力输送，同时优化能源效率并最大限度地减少热量损失。电源模块对于实现快速充电速度和支持高功率应用至关重要，可满足日益增长的电动汽车普及需求。IDTechEx的报告《2025-2035 年电动汽车和车队充电基础设施：市场、技术和预测》发现，人们正转向碳化硅 (SiC) 技术以提高性能、紧凑的设计以实现可扩展性，以及热管理创新以提高可靠性和降低运营成本。 输出功率变化 容量超过 100kW 的充电器通常采用模块化方式构建，采用堆叠电源模块，这些模块具有热插拔设计，易于维护且系统灵活。这些模块的容量已达到 20-50 kW（传统充电器通常使用 15 kW 模块），未来设计将超越这一水平。 但组件功率并非越高越好，从市场来看，40kW组件已成为主流选择，这种功率配置在满足不同单口充电需求的同时，优化了电站整体充电能力。 模块越小，并联数量越多，会增加电站重量；模块过大，又会造成配电问题，充电初期和中期需要大功率，但当电池充至80%容量时，充电功率会降低，此时如果使用单个功率过大的模块，配电就会变得困难，造成设备资源浪费。 SiC 为何具有优势 碳化硅 (SiC) 电源模块可显著提高直流快速充电器的效率，与基于硅 (Si) 的解决方案相比，系统整体效率可提高 2%。SiC 带来的更高功率密度可实现更小、更轻的设计，使充电器更紧凑，同时在相同空间内实现最大功率输出，从而加快电动汽车充电速度。这也使得引入 30-50 kW 范围内的新型低功率直流壁挂式充电箱成为可能。 SiC 技术降低了冷却要求，产生的热量比传统 Si 模块更少。这降低了对主动冷却系统的依赖，减少了机械部件，提高了可靠性。此外，降低冷却需求可使运行更安静，使基于 SiC 的快速充电器更适合住宅和城市环境。 SiC 模块效率的提高也直接转化为能源成本的节省和环境效益。典型的 2% 效率改进每 100 kW 充电功率可节省约 2 kW 的能源，从而降低能源费用并减少每个充电器的二氧化碳排放量。 碳化硅 (SiC) 对于推进未来电动汽车充电技术至关重要。它支持 V2X 等双向能量集成，并支持重型车辆以更高的电压（高达 1,250 V）和电流（高达 3,000 A）进行兆瓦级充电。SiC 还推动了无线电力传输 (WPT) 的发展，实现了高效的静态和动态充电，输出功率为 3.7 至 500 kW。 IDTechEx 的基准测试还发现，这些特性使 SiC 成为满足超快速电动汽车充电需求的一体式快速充电器的理想选择。它们允许更小的集成设计，同时保持提供 400-500 kW 峰值功率输出的能力。报告还发现，在最先进的一体式装置中，整体系统效率从满载时的 93% 上升到 95% 甚至更高。 根据功率和峰值电流对一些主要制造商的一体机最高功率配置进行基准测试。 最后，越来越多的公司正在内部开发电源模块，以优化成本、确保供应链弹性并创建定制设计以实现卓越的性能和差异化。然而，这需要在研发和制造能力方面进行大量投资。在竞争激烈且快速发展的电动汽车充电行业中，这可能正是领导者和落后者之间的差异因素。
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  • 《变革性快速充电 LFP 电池 - 即将推出》
    • 来源专题：新能源汽车
    • 编译者：王晓丽
    • 发布时间：2023-11-10
    •   全球最大的电池生产商 CATL（当代安培科技有限公司）今天宣布了一项重大消息。在中国宁德举行的产品发布会上，该公司宣布即将生产出一种能以 4C 超高速充电的 LFP 电池，这是 LFP 电池有史以来最快的充电速度。这种电池名为 "神行"，将于 2023 年底投入量产。   这意味着什么？这意味着这种电池只需充电 10 分钟，就能增加 400 公里（250 英里）的续航里程。这是对充满电可行驶 700 公里（435 英里）的电池而言。   在续航里程和充电方面，锂离子电池已经受益匪浅。一般的锂离子电池不应该充到 100%，除非在确实需要的情况下，而且通常建议充到 80%（甚至 60-70%），而 LFP 电池每天充到 100%就可以了。因此，从本质上讲，这已经延长了装有 LFP 电池的电动汽车的正常日常行驶里程。然而，对于公路旅行来说，最大续航里程就是最大续航里程，这才是新的快速充电功能真正有用的地方--对于住在公寓或其他没有家用充电设备的地方的人来说，这也是一种定期充电。   "目前，快速充电焦虑已成为阻碍消费者转向电动汽车的首要因素，"CATL 写道。"CATL着眼于电化学的本质，在材料、电化学、系统结构等方面进行全方位创新，创造性地同时实现了超快速充电、高能量密度和高安全性。神行突破了全氟锂电池化学性能的极限，引领了电池行业的创新。"   就新型电动汽车和这些电动汽车的成本而言，这将意味着什么，我们不得而知。不过，今年应该会有更多相关消息，因为首批使用这些电池的电动汽车将于 2024 年第一季度上市。到那时，我们就能更好地了解 "神行 "电池的商业竞争力如何了。不过，我们或许可以从中看出这确实是一项变革性的改进。在发布会上，CATL 首席科学家吴凯博士说道：   "当电动汽车消费者从先锋用户转变为普通用户时，我们应该让先进技术为所有人所用，让每个人都能品尝到创新的果实"。在宣布推出电池的同时，这句话可谓大胆。该公司还表示，神行电池将 "加速""全球 "电动汽车的采用。
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