俗话说，欲速则不达。这句话用在以前的锂离子电池快速充电上似乎挺合适的，但是从现在开始的将来则不然。

目前电动汽车的锂离子电池的负极一般由石墨组成，而负极则是影响电池充电速度的一个非常重要的因素。

在很多人的印象里，电动汽车充电慢，排队充电是硬伤，而快充伤电池也是毫无争议。之前有研究发现每个月使用快充少于3次（包括3次）的电动汽车，电池的寿命在四年内下降约15%；而每个月使用快充大于3次的电动汽车，电池的寿命在四年内下降约20%！

锂离子电池快速充电导致电池的衰减速度加快，原因是电池内部的锂离子从正极跑到负极时，由于速度太快，造成部分锂离子无法快速的嵌入石墨负极，从而导致锂电镀的产生。

锂电镀的产生使得电池内部能自由跑动的锂离子数量变少，因此造成电池容量下降，电池衰减加速，寿命下降。

既想要快充，又不想影响电池寿命，鱼和熊掌，能否兼得？最近学术界和工业界的研发进展证明这并非一个无解的难题。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员在一项发表在学术期刊《Journal of the Electrochemical Society》上新研究中发现快速充电时，锂离子电池除了负极表面有锂电镀以外，负极内部还会聚集反应产物，结果导致负极发生某种程度的不可逆膨胀，从而损害电池性能。

在锂离子电池反复快速充电的过程中，他们使用扫描电子纳米衍射的技术观察到在原子水平上，石墨颗粒的另一个显著变化，石墨颗粒边缘的原子晶格发生了扭曲，阻碍了锂离子的嵌入，从而导致无法在短时间内使得负极的锂离子存储量达到预期，这是锂离子电池无法进行超快速充电的另一个原因。

因此关键是要找到方法来防止这种锂离子的损失或以某种方式修改石墨颗粒，以便锂离子可以更有效地嵌入。

最近，中国科学家或已解决这个问题，根据多家研究机构合作发表在学术期刊《Science Advances》上的一篇研究论文结果显示，通过在锂离子电池的负极上添加铜涂层和纳米线以改善排序，从而提高锂离子在负极的嵌入速度。

他们首先使用粒子级理论模型来优化不同尺寸粒子和电极孔隙率的空间分布，接着根据建模数据来对主流锂离子电池的石墨阳极进行改造，他们将铜纳米线添加到浆液中，涂布到负极上，经过冷却，将浆料压缩成有序的材料。

用这种石墨负极材料制成的锂离子电池，进行快速充电测试时，发现锂离子电池充电至60%只需5.6分钟！而充电至80% 也仅仅只需要11分钟！

他们没有进一步测试电池充电到100%需要多长时间，因为80%的充电量是电动汽车锂离子电池建议的充电量。

经过改造的石墨负极，提高了锂离子电池的充电速度，锂离子可以有序的快速地嵌入石墨层中而不会导致大量的锂电镀产生从而损失性能。

对于使用石墨负极的锂离子电池来说，11分钟充电至80%已经属实不易。

提高充电速度在电池水平上要么改造石墨负极，要么换新型负极，比如硅负极，硅的存储容量比石墨大十倍，因此可以更快速地嵌入锂离子，而越来越多的商用研发也证明了新型的锂硅电池的充电速度非常快，比如以色列的StoreDot初创公司，研发的新型锂硅电池的充电速度5分钟内可以充电至80%，最重要的是快充不会影响电池的寿命。

当然了，充电速度除了与电池有关系，还与充电功率有关系，现在的充电桩在5分钟内将电动汽车电池充电至80%已经不是什么大难题，如广汽的A480超级充电桩，最大充电功率为480kW，最大电流为500A，可以在8分钟内将汽车充电至80%，且官方表示高功率快充不会减少电池的寿命。

提升电池的充电速度，在技术水平上要求提升电池的离子导电性，提高锂离子在单位时间内的迁移及在负极的嵌入数量，保证充电速度的同时不会减少电池的使用寿命，这些都正在一一地实现。

本文为科技酷探原创，抄袭必究！

作者为中国科学院博士，美国藤校研究员，科学技术控，接触一线科技研发，乐于分享，欢迎关注科技酷探。