車用動力電池主要有蓄電池和燃料電池兩大類。顧名思義，蓄電池是利用化學物質在電池正負極間進行可逆的充放電反應儲蓄和釋放電能；燃料電池是利用化學物質不可逆的燃燒反應（氧化反應）形成電子遷移在正負極間產生電流和電壓釋放電能。所以蓄電池需要充電，而燃料電池需要加“燃料”，如氫燃料電池需要加注氫燃料。蓄電池放電反應通常沒有排放物，而燃料電池放電通常排放其氧化物，如氫燃料電池排放水（2H2+O2 =2H2O）。

燃料電池技術和產業發展目前尚未達到規模應用階段，僅有一些小規模應用如氫燃料電池汽車或實驗研究階段。目前市場上規模應用的動力電池都是蓄電池類，其中性能指標和應用驗證最適合也是應用最廣的是鋰離子電池。

鋰離子電池構成：

正極材料

通常由鋰、鈷、鎳等金屬材料，與導電劑、粘結劑等加工而成，是決定電池性能的主要材料。

負極材料

主要作為儲鋰的主體，在充放電過程中實現鋰離子的嵌入和脫嵌，目前鋰電池負極材料主要是石墨。

隔膜

經特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔結構，可以讓鋰離子通過，而不讓電子通過，實現在充放電過程中鋰離子在正負極之間的遷移。

電解液

在電池內部正負極之間形成良好的離子遷移導體，一般由有機溶劑、電解質、添加劑等組成。

外殼

包裝電池的殼體，根據形狀不同主要分為：圓柱形，方形，軟包。

鋰離子電池充放電原理：

電池充電時：正極的鋰原子電離為帶正電荷的鋰離子和電子，帶正電的鋰離子從正極出發，穿過薄膜到負極，并在負極與電子合成鋰原子。

電池放電時：鋰原子從負極材料表面電離為鋰離子和電子，帶正電的鋰離子從負極出發，穿過薄膜到正極，并與電子合成鋰原子。

鋰離子電池的種類：

鋰離子電池主要根據正極材料名稱來命名，目前主要鋰電池有：三元鋰（NCM/NCA）、磷酸鐵鋰（LFP）、錳酸鋰，鈦酸鋰等。

各種不同的鋰離子電池其性能指標也有較大差異，三元鋰電池能量密度最高，單位體積重量下電池容納電量最多，從這個角度上來講最適合提升電動汽車的續航里程。由于其能量密度的顯著優勢，以及新能源汽車補貼政策對續航里程的要求，一度被認為是電動乘用車未來的主流技術方向，但由于安全性較差，在數次失火事故后行業對其發展回歸理性態度，但隨著技術水平的不斷提升，安全性也得到有效提升，目前仍是電動乘用車最主要電池技術之一。代表車廠：特斯拉。

磷酸鐵鋰電池能量密度低于三元鋰電池，但安全性好，被認為是最安全的鋰電池技術之一，并且造價成本低于三元鋰電池，但低溫性能較差，其綜合性能是目前與三元鋰電池并駕齊驅的兩種主流電動汽車電池技術。

由于電動乘用車的空間和載重有限，對電池要求體積小、重量輕、容量大，目前以三元鋰和磷酸鐵鋰電池技術為主；大型車輛，如大型客車、貨車、泥頭車、工程車輛等，有更大的空間承載更重的電池，兼顧到安全性和成本因素，多使用磷酸鐵鋰電池。代表車廠：比亞迪。

錳酸鋰電池應用較早，著名的日產聆風（Leaf）電動汽車即使用錳酸鋰電池。自2010年上市，已經銷往全球49個國家，據說創下了累計銷售突破30萬輛無一電池安全事故的記錄。但由于能量密度低，已逐漸離開主流技術行列，目前應用較少。

鈦酸鋰電池具有幾項顯著的優異特性：安全性好，特別是大功率快充性能好，循環壽命長，低溫適應性好。但同時也有較大的缺陷：能量密度低，生產成本較高（鈦酸鋰價格較貴）。目前主要應用在一些特殊用途和場景的車輛，如北方嚴寒地區公交車或工程車輛。代表車廠：珠海銀隆。

經過前面的描述，小伙伴們應該對目前幾種主要的電動汽車鋰電池技術有了一定了解，以后看到它們就知道它們的種類了：

Tesla主要使用松下產三元鋰電池比亞迪e6使用自產磷酸鐵鋰電池珠海銀隆新能源客車使用自產鈦酸鋰電池比亞迪泥頭車使用自產磷酸鐵鋰電池作了以上鋪墊，下面可以來談談鋰電池系統的安全性和充電快慢的問題。鋰電池的充放電是一系列非常復雜的化學反應過程，其中影響安全性的因素很多，最為重要和關鍵的是鋰電池充電過程中電池負極產生的鋰支晶現象。

根據前文鋰電池充放電原理可知，鋰電池充電時正極的鋰原子電離為鋰離子和電子，鋰離子從正極出發，穿過薄膜到負極，并在負極與電子合成鋰原子。

目前鋰電池負極材料通常為石墨，主要作用是吸收和嵌入從電池正極電離遷移而來的鋰離子，但由于石墨負極的吸收嵌入能力有限，一旦電離遷移來的鋰離子數量超過負極石墨可嵌入數量，在電流、離子濃度、負極表面粗糙度等一系列因素作用下鋰離子將在負極表面結晶，通常稱為鋰枝晶。

形成鋰枝晶是不可逆過程，鋰離子一旦結晶將不能再參與電離反應，即造成了鋰電池的容量和使用壽命衰減。若鋰枝晶繼續增大，電池將可能出現鼓包，失效等問題。從而造成了電動汽車故障的主要原因。

鋰枝晶的形成過程：

鋰枝晶微觀圖片：

鋰電池結構損壞原理：

鈦酸鋰電池具有良好的安全性，大功率快充性以及循環壽命長等特點，其原因就是鈦酸鋰電池用鈦酸鋰代替石墨作負極，鈦酸鋰負極即使在大功率充電情況下也不易形成鋰支晶，從而避免了產生的風險和問題的可能，并延長了電池的循環壽命。

因而對于目前鋰電池技術原理來講，大功率快充與安全性及循環壽命是此消彼長不可兼得的關系，提高充電功率縮短充電時間勢必增加形成鋰支晶的風險，影響安全性和循環壽命。同時提升兩方面的性能正是鋰電池廠家努力的方向。

另一方面科學家們也在另辟蹊徑，試圖通過改變鋰電池基本材料和結構來解決安全性和能量密度的問題。如固態電池，將鋰電池中易燃易爆的液態電解液換成不易燃的固態物質，將大大減少燃燒爆炸的風險。但由于固態電解質與正負極材料貼合度較低，影響鋰離子傳導，進而影響電池性能，同時由于成本原因，目前還尚未達到大規模應用的階段。

所以要保障電動汽車使用安全，一方面要選擇制造工藝和產品質量良好的鋰電池和整車，另一方面要選擇質量可靠性能穩定的充電設備，充電設備在為電池充電過程中與電池BMS交互信息，按照恰當的指令給電池提供匹配的充電功率，同時發揮著充電狀態監控，安全保護，智能管理等多項重要功能，充電樁通過對充電各項指標的監控和分析，為充電提供全方位保護功能，包括過流保護、過壓保護、過熱保護、短路保護、反接保護、漏電保護、絕緣保護等，保障按電池實時狀態精準分配充電功率和提供優質穩定的充電電能，是保障充電安全的關鍵環節。技術先進，質量良好，穩定可靠的充電設備將是充電安全的重要保障。

隨著對電動汽車續航里程要求的不斷提高，動力電池能量密度和容量不斷增大，對充電時間要求不斷縮短，大功率直流快充成為行業發展的趨勢，目前國內主流招標直流充電樁功率已達到120KW~180kw/臺， 特斯拉推出了最新一代超級充電樁Super charger V3，為Model 3充電功率到達250千瓦。國內主流充電樁廠家科士達也推出了性能優越的240KW直流大功率充電樁和360KW一托十分體式直流充電樁。預計到2021年~2022年單機功率達500KW以上的充電樁有望面市，單車充電功率也預計將達到200KW~250KW以上。

科士達360KW一托十分體式直流充電樁

對提升電動汽車使用體驗的追求，也推動技術上必然向大功率快速充電方向發展，未來“充電10分鐘，續航300公里”類似這樣的廣告宣傳將是新能源汽車廠家有力的競爭砝碼，但在鋰電池的技術原理和物理結構沒有本質改變情況下，大功率快充仍然對鋰電池的循環壽命和安全風險產生一定的影響，所以建議即使未來技術達到，也不必一味追求充電時間短，畢竟電池成本將近占整車成本的一半，電池的使用壽命和安全性直接決定了整車的使用成本和安全性，在可選的情況下可更多使用中小功率慢充，保持電池的使用壽命，也降低充電安全風險。

在電動汽車選擇方面，若看重續航里程長，帶電量大等性能，可多關注三元鋰電池汽車，通常高端車型比較多；若看重安全可靠，使用壽命等性能，則可多考慮磷酸鐵鋰電池汽車，通常中低端車型比較多。隨著鋰電池技術發展，兩種電池技術的優缺點都在逐步提升和改善，未來或將一并發展。

在國家政策層面，5月29日，工信部裝備工業發展中心發布關于實施電動汽車強制性國家標準的通知：實施《電動汽車安全要求》、《電動客車安全要求》、《電動汽車用動力蓄電池安全要求》三項強制性國家標準。

在新基建和電動汽車產業的共同的推動下，充電樁將向更大功率的方向發展，對充電樁的質量和性能可靠性有了更高的要求，充電樁產品未來在安全監測，安全保護方面的技術還需要持續提升。大品牌，技術領先，質量優良，性能可靠的充電樁廠家將逐步發揮出優勢。

而對新能源車主來說，購買優質可靠的電動汽車，選擇質量可靠的大品牌主流充電設備如科士達充電樁，形成快慢充相結合的使用習慣，也是延長電池壽命，降低安全風險的有效方法。

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