纯电5C超充刚开始大规模量产，然而HEV电池早已实现50C？

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）随着电动汽车的发展，补能作为电动汽车的最大缺点之一，如今也随着快充技术的发展逐渐改善，充电桩功率越来越大，充电速度越来越快。在很多电动汽车的宣传中我们可以看到，比如4C充电的电池、5C电池等。这里的C是代表电池充放电倍率，放电倍率=充放电电流/额定容量。
 
在充电过程中，比如1C电池就意味着一小时内可以将电池充满，5C电池则是只要1/5个小时，也就是12分钟就可以将电池充满。而放电倍率方面，由于纯电车型电池包额定容量较大，主流在50kWh到100kWh之间，而常见的电驱功率一般在150kW到300kW，所以实际上对于纯电车型的电池包而言，放电倍率需求并不高。一般的纯电汽车电池放电倍率小于3C，高性能的车型也仅在6C左右。
 
不过这种情况在PHEV（插电混动）、REEV（增程式）以及HEV（混合动力）等车型上就不同了，电池包的额定容量较小，导致这些电池包的各项要求都有所差异，比如一些HEV用电池放电倍率可以高达50C。下面我们就来看看各类新能源汽车的电池包性能指标要求的差异。
 
电池包性能指标的取舍
 
一般来看电池包的性能指标可以分成6个部分，包括能量密度、容量大小、充电倍率、放电倍率、功率密度、循环寿命。
 
电池的能量密度电池的能量密度受电池化学体系的限制，正负极材料的容量和工作电压是关键因素。提高能量密度可以通过采用高容量的正极材料如高镍三元材料（NCM）和富锂正极，以及高容量的负极材料如硅碳复合材料或锂金属负极。此外，采用原位固态化技术、超薄固体电解质包覆的正极材料、固体电解质涂覆隔膜等关键技术也能显著提升电池的能量密度。
 
不过，充电倍率于电池能量密度往往只能二选一，这是源于电池设计和材料选择上的一些权衡。在高能量密度的电池中，比如使用NCM和富锂正极材料时，可能在高倍率充放电时的离子扩散速率和电子导电性方面存在限制，从而影响其在高倍率条件下的性能。
 
而为了实现高能量密度，电芯在设计上可能采用较厚的电极，这有助于增加存储的电量。但较厚的电极会增加锂离子在电极内部的传输距离，降低其在高倍率充放电时的传输速率，导致无法实现较高的充放电倍率。
 
另外，循环寿命也是限制目前高能量密度电池实现高充放电倍率的一个关键指标。首先电芯内部有内阻，在电池包额定电压一定时，要提高充电倍率就需要增大充电电流，那么这就意味着快充就会使得电芯内部产生更多的热量。同时在快充过程中，可能出现负极材料结构的应力累积和损伤、析出锂枝晶等造成安全隐患。
 
所以实际应用场景需求，会对电池的各项性能指标有所取舍，这也包括在PHEV、REEV、HEV、EV等各类车型中。
 
纯电、混合动力车型对电池性能的要求差异
 
对于纯电车型来说，今年的主流车型来看，电池的充电倍率在1.5C到3C之间。一些主打快充的车型，比如理想MEGA、岚图知音、极氪007/001等最高已经实现5.5C的充电倍率。放电倍率则一般在6C内，普遍在2C到3C之间，一些功率极大的车型，比如极氪001FR、仰望U9等车型的电池放电倍率则可以超过10C。
 
相比于PHEV、REEV、HEV等，EV纯电车型的电池容量往往是最大的，因此较为注重能量密度和成本。电池容量大，因此对于EV车型来说，电池寿命的计算方式又不只是看循环次数了。比如两款车型，一款电池循环寿命较低，但容量较大，能量密度高，每次充满电可以行走的里程较长；那么相比于搭载循环寿命较长，但容量较小，能量密度低的电池，两款车型实际在使用寿命中行驶的总里程可能相当。
 
REEV由于本质上是在EV的基础上增加了增程器，相当于在EV上增加了一个由燃油驱动的“充电宝”，所以电池与EV类似，只是为了成本和整车重量考虑，相对容量会较小。
 
PHEV是插电混合动力汽车，即是可以由燃油发动机直接驱动，也可以由电机驱动，同时还可以进行充电，综合了电动机和内燃机两种驱动形式。PHEV一般会使用功率密度更高的电池包，即充放电倍率相比EV车型都更高，同时电池容量也要更小，一般提供100km以内的纯电续航里程，不过随着市场发展，PHEV的电池包容量也越来越大，甚至可以提供200km以上的纯电续航里程。
 
与EV和REEV相比，PHEV由于电池包容量较小，但又需要在电动模式下快速释放能量，并且在制动时能够快速充电实现动能回收。这要求PHEV电池在设计上能够承受较大的充放电电流，有较高的充放电倍率。
 
另一方面，因为电池容量较小，自然充电的次数也会更频繁，因此要求循环寿命也要更高。比如蜂巢能源去年推出的一款短刀电池，脉冲放电倍率高达15C，循环寿命超过3000次。
 
HEV则是更为传统的模式，即以内燃机为主，电为辅，主要是通过动能回收以及内燃机带动发电机等来为电池充电，在起步等低速场景使用电机驱动，无法通过外部充电桩等为电池进行充电，同时HEV电池容量相比PHEV更小，一般小于2kWh，一些HEV车型甚至只有0.7kWh。
 
极小的电池容量，但是要承受高的动能回收充电和电机使用的功率，这就意味着要有极高的充放电倍率，且有极高的循环寿命。比如捷威动力的HEV电芯可以实现4万次循环寿命，50C的持续放电倍率；星川科技甚至推出了放电倍率达到135C的HEV电池，循环寿命达到30000次以上。
 
小结：
 
在电动汽车产业持续发展的同时，受到全球充电条件分布不均的现状影响，EV市场发展也较为不均衡。因此PHEV、HEV等车型可以成为过渡型技术，在全球市场上获得更多机会，可以看到近年PHEV车型跟随比亚迪DM-i技术的爆火，已经有多家国内外车机加速推进，未来PHEV和HEV的电池需求可能会有一个新的波峰。