（文章來源：百家號）

傳統的鋰離子電池以石墨為負極活性物質，石墨的嵌鋰電位與金屬Li接近，因此在大電流充電的過程中非常容易出現析鋰的問題，有研究表明在石墨負極表面包覆一層1%的Al2O3能夠將石墨負極在4000mA/g的大電流密度下的容量提升到337.1mAh/g。此外，Li4Ti5O12材料雖然容量較低，但是其快充性能非常優異，并且具有非常好的循環穩定性，同時其較高的電位也讓負極析鋰的風險幾乎不存在，非常適合作為快充鋰離子電池的負極材料。

除了負極材料的選擇，負極/電解液界面的改造也是提升鋰離子電池快充性能的有效方法，石墨表面包覆無定形碳、金屬包覆和摻雜（如Cu和Sn）等都是改善石墨負極快充性能的有效方法。同時石墨材料的晶體結構也會對其倍率性能產生顯著的影響，研究表明中間相的軟碳的快充性能要明顯好于中間相石墨和硬碳材料。

除了材料的選擇之外，如何進行電極設計也對電池的快充性能有顯著的影響，例如研究表明提升電極的孔隙率能夠有效的提升電池的快充性能，同時提高N/P比也能夠有效的減少負極析鋰的風險，提升電池的倍率性能。

除了電極的結構設計，鋰離子電池的結構設計也對鋰離子電池的快充性能有顯著的影響，極耳的位置、材料、結構和焊接方式的選擇都會影響電池內部電流的分布，同時電池的形狀也會影響電池內部溫度的分布，進而影響鋰離子電池內部電流的分布，不均勻的電流分布更容易引起電池極化增加，導致局部析鋰，從而影響電池快充性能。

雖然對于鋰離子電池快充性能的研究比較多，但是對于電池組快充性能的研究仍然比較少，有研究顯示日產聆風電動汽車的電池組在2C倍率充電時，衰降速度要遠遠快于采用同樣充電速度的單體電池，研究顯示這主要是電池組內部的單體電池之間的積累的偏差導致的，因此電池組快充性能的提升不但需要高性能的單體電池，還對電池組的充電管理和熱管理系統提出了非常高的要求。

恒流恒壓充電（CCCV）是最傳統的一種充電方式，該方式首先采用較大電流進行恒流充電，在達到截止電壓后，轉為恒壓充電，不斷降低充電電流，從而盡可能的減少電池的極化。因此對于這種傳統的充電方式而言，縮短充電時間最有效的方法就是提高充電電流，但是提升充電電流一方面會導致極化增加，增加恒壓充電的時間，另一方面大電流充電也會導致負極析鋰，因此對于快充而言選擇合適的充電策略也是非常重要的內容。

石墨負極隨著嵌鋰量的增加，Li+的固相擴散系數會持續降低，根據石墨負極的這一特點，多步恒流充電法應運而生。多步恒流充電法在恒流充電階段包含多個恒流電流值，其中在開始的時候一般會選擇較大的充電電流，進入到充電的末期，恒流電流值會降低，從而避免負極析鋰，在經過多步（至少兩步）恒流充電后，電池進入恒壓充電階段。通過在初期大電流的應用，可以有效的縮短充電時間，目前多數的電動汽車快充策略均為這一方案。

脈沖充電是用大電流對電池進行短時間充電，然后是一段靜置，甚至是放電，緊接著再次進行大電流脈沖充電的方法，這一方法的主要目的是通過靜置消除極化，減少負極析鋰的風向，部分策略增加放電過程的目的是通過放電消除負極表面析出的金屬Li，從而在縮短充電的時間的同時，提升鋰離子電池的循環壽命。

這一充電策略類似于多步法恒流充電策略，但是其初期的充電電流遠遠高于多步法充電策略，有研究顯示在開始充電時增加5min的加速充電電流，可以將充電時間縮短30-40%（相比于1C CCCV充電），而不會對電池的壽命產生顯著的影響。