每一种锂离子电池在不同状态参数和环境参数下都存在一个最优充电电流值，那么，从电池结构上看，影响这个最优充电值的因素都有什么。

充电的微观过程

锂离子电池被称为“摇椅型”电池，带电离子在正负极之间运动，实现电荷转移，给外部电路供电或者从外部电源充电。详尽的充电过程中，外电压加载在电池的两极，锂离子从正极材料中脱嵌，进入电解液中，同时出现多余电子通过正极集流体，经外部电路向负极运动；锂离子在电解液中从正极向负极运动，穿过隔膜到达负极；经过负极表面的SEI膜嵌入到负极石墨层状结构中，并与电子结合。

在整个离子和电子的运行过程中，对电荷转移出现影响的电池结构，无论电化学的还是物理的，都将对快速充电性能出现影响。

快充，对电池各部分的要求

有关电池来说，倘若要提升功率性能，要在电池整体的各个环节中都下功夫，紧要包括正极、负极、电解液、隔膜和结构设计等。

正极

实际上，各种正极材料几乎都可以用来制造快充型电池，紧要要保证的性能包括电导(减少内阻)、扩散(保证反应动力学)、寿命(不要解释)、安全(不要解释)、适当的出产性能(比表面积不可太大，减少副反应，为安全服务)。

当然，有关每种详尽材料要处理的问题可能有所差异，但是我们一般常见的正极材料都可以通过一系列的优化来满足这些要求，但是不同材料也有所差别：

A、磷酸铁锂可能更侧重于处理电导、低温方面的问题。进行碳包覆，适度纳米化(留意，是适度，绝对不是越细越好的简单逻辑)，在颗粒表面解决形成离子导体都是最为典型的策略。

b、三元材料本身电导已经比较好，但是其反应活性太高，因此三元材料少有进行纳米化的工作(纳米化可不有什么万金油式的材料性能提升的解药，尤其是在电池范畴中有时还有好多反用途)，更多在重视安全性和抑制(与电解液的)副反应，毕竟目前三元材料的一大命门就在于安全，近来的电池安全事故频发也对此方面提出了更高的要求。

C、锰酸锂是则有关寿命更为看重，目前市面上也有不少锰酸锂系的快充电池。

负极

锂离子电池充电的时候，锂向负极迁移。而快充大电流带来的过高电位会导致负极电位更负，此时负极迅速接纳锂的压力会变大，生成锂枝晶的倾向会变大，因此快充时负极不仅要满足锂扩散的动力学要求，更要处理锂枝晶生成倾向加剧带来的安全性问题，所以快充电芯实际上紧要的技术难点为锂离子在负极的嵌入。

A、目前市场上占有统治地位的负极材料依然是石墨(占市场份额的90%左右)，根本原由无他——便宜，以及石墨综合的出产性能、能量密度方面都比较优秀，缺点相对较少。石墨负极当然也有问题，其表面有关电解液较为敏感，锂的嵌入反应带有强的方向性，因此进行石墨表面解决，提高其结构稳定性，促使锂离子在基上的扩散是紧要要努力的方向。

b、硬碳和软碳类材料近年来也有不少的发展：硬碳材料嵌锂电位高，材料中有微孔因此反应动力学性能良好；而软碳材料与电解液相容性好，MCMb材料也很有代表性，只是硬软碳材料普遍效率偏低，成本较高(而且想像石墨相同便宜恐怕从工业角度上看希望不大)，因此目前用量远不及石墨，更多用在一些特种电池上。

C、钛酸锂要怎么样？简单说一下：钛酸锂的优势是功率密度高，较安全，缺点也分明，能量密度很低，按Wh计算成本很高。因此有关钛酸锂离子电池的观点是一种有用的在特定场合下有优点的技术，但是有关很多对成本、续航里程要求较高的场合并不太适用。

D、硅负极材料是紧要的发展方向，松下的新型18650电池已经开始了对此类材料的商用进程。但是要怎么样在纳米化追求性能与电池工业有关材料的一般微米级的要求方面达到一个平衡，仍是比较有挑战性的工作。

隔膜

有关功率型电池，大电流工作对其安全、寿命上供应了更高的要求。隔膜涂层技术是绕不开的，陶瓷涂层隔膜因为其高安全、可以消耗电解液中杂质等特性正在迅速推开，尤其有关三元电池安全性的提升效果格外显著。

陶瓷隔膜目前紧要使用的体系是把氧化铝颗粒涂布在传统隔膜表面，比较新颖的做法是将固态电解质纤维涂在隔膜上，这样的隔膜的内阻更低，纤维有关隔膜的力学支撑效果更优，而且在服役过程中其堵塞隔膜孔的倾向更低。

涂层以后的隔膜，稳定性好，即使温度比较高，也不容易收缩变形导致短路，清华大学材料学院南策文院士课题组技术支持的江苏清陶能源公司在此方面就有一些代表性的工作。

电解液

电解液有关快充锂离子电池的性能影响很大。要保证电池在快充大电流下的稳定和安全性，此时电解液要满足以下几个特性：A)不能分析，b)导电率要高，C)对正负极材料是惰性的，不能反应或溶解。

倘若要达到这几个要求，关键要用到添加剂和功能电解质。比如三元快充电池的安全受其影响很大，非得向其中加入各种抗高温类、阻燃类、防过充电类的添加剂保护，才能一定程度上提高其安全性。而钛酸锂离子电池的老大难问题，高温胀气，也得靠高温功能型电解液改善。

电池结构设计

典型的一个优化策略就是叠层式VS卷绕式，叠层式电池的电极之间相当于是并联关系，卷绕式则相当于是串联，因此前者内阻要小的多，更适合用于功率型场合。

另外也可以在极耳数目上下功夫，处理内阻和散热问题。此外使用高电导的电极材料、使用更多的导电剂、涂布更薄的电极也都是可以考虑的策略。

总之，影响电池内部电荷移动和嵌入电极孔穴速率的因素，都会影响锂离子电池快速充电能力。

快充技术的将来

电动汽车快充技术，是历史的方向还是昙花一现过眼云烟，其实今朝众说纷纭，并没有定论。作为处理里程焦虑的一个备选办法，它与电池能量密度和整体用车成本放在一个平台去考量。

能量密度与快充性能，在同一只电池中，可以说是不相容的两个方向，不可兼得。电池能量密度的追求，目前看是主流。当能量密度足够高，一台车装载电量足够大，足以戒备所谓“里程焦虑”，电池倍率充电性能的需求就会降低；同时，电量大了，倘若电池度电成本不够低，那么是不是要可丁可卯的购买足以“不焦虑”的电量，就要消费者做出选择，这么一想，快充就有存在的价值。另外一个角度，就是快充配套设施成本，这当然是整个社会推电动化的成本的一部分。

快充技术是不是能够得到大面积推广，能量密度和快充技术谁发展的快，两个技术谁降成本降得狠，可能对其将来前途起到相当的决定性用途。