奥必佳AOBIJIA美容仪器手柄计数器 OPT IPL手柄 E光手柄激光手柄 12V供电 带电池一套【图片 价格 品牌 报价】-京东
奥必佳AOBIJIA美容仪器手柄计数器 OPT IPL手柄 E光手柄激光手柄 12V供电 带电池一套
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商品名称：奥必佳AOBIJIA美容仪器手柄计数器 OPT IPL手柄 E光手柄激光手柄 12V供电 带电池一套
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货号：0257158
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品牌奥必佳（AOBIJIA）
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iframe(src='//www.googletagmanager.com/ns.html?id=GTM-T947SH', height='0', width='0', style='display: visibility:')后价格战时代，电池经销商最需要的就是这样的产品
2017年的动力电池行业，可谓是百家争鸣、战火激烈，几乎所有电池企业都参与进了“黑金大战”。在这场你来我往的较量中，渠道战、宣传战、价格战轮番登场。
而谁会是最终脱颖而出的胜者呢？答案是产品为王的那个品牌！事实证明，只有踏踏实实做事、从价格回归价值，才能在积极创新的同时保证产品的质量。
来自长兴的铁鹰电池，用12年的时间申请发明专利24项，申请实用新型专利48项，近几年，铁鹰的科技创新工程正有条不紊地展开。他们与浙江工业大学合作成立铅酸电池联合研究中心，引入高校专业人才，努力打造符合市场新形势、适合消费者的电池产品。
电池市场的“黑金大战”，恰好突出了铁鹰电池的优点，铁鹰加大研发力度与资金投入，潜心开发更新的技术，于去年推出了猛擎一代电池。猛擎一代面世之后好评不断，备受各地经销商青睐，如今，铁鹰电池趁热打铁，推出了更加强劲的猛擎二代电池！
数月来，电池行业的价格大战告一段落，随着环保风暴和原材料价格上涨，电池价格也一路水涨船高。现阶段，作为电动车“心脏”的电池每一次价格波动，都牵动着经销商们的心，现在经销商最希望看到品质卓越、兼具性价比的产品，猛擎二代具有充电快、动力足、抗低温、用的久、更稳定五大特点，无疑是最适合电池市场的选择。
这款独享5项核心技术、3项专利技术的猛擎二代电池，是如何实现18个月超长质保的呢？以下六大技术亮点是重中之重。
1.使用opt产品内部结构设计，缩小冗余空间，释放更大容量。
2.电池内部添加4bs小晶种，改善电池初期容量及循环寿命，解决电池后期泥化现象。
3.采用了铁鹰公司自主研发的新型合金材料，提高了电池板栅的奶符合和抗蠕变性能。
4.利用先进的真空和膏技术，大幅增加活性物质利用率。
5.极板高温高湿固化工艺，提高活性物质和板栅的结合力。工艺提高活性物质转化率。
6.采用高真空加酸，保证酸量一致均匀性，脉冲化成工艺提高活性物质转化率。
“鹰击长空，鱼翔浅底，万类霜天竞自由。”
现在，电池行业正处于万类竞争的阶段，而借着猛擎二代和其他各类产品劈波斩浪的铁鹰电池，一定会创造鹰击长空的奇迹！
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今日搜狐热点&p&作者：平全文&/p&&p&这是平工第一篇投稿文章，也是他近期的一些总结，请各位读者参阅。&/p&&p&&b&概述&/b&&/p&&p& 锂离子电池一致性主要指单体电池性能的一致特性，包括电池外特性的一致性（电压、电流、内阻），内特性的一致性（容量、功率、能量）。其主要特点，是由化学性能决定了电性能特性。锂离子电池一致性贯穿了从电芯的生产到电芯应用环节的串联成组及系统、客户应用环节，直到后期的梯级利用，每个环节，都需要围绕其付出努力，包括成本的投入。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-4a6aaa83e43a0e42ca9ad5ec03127b84_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&383& data-rawheight=&339& class=&content_image& width=&383&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&所以，我把它从设计的角度，划分了一下： &/p&&ul&&li&前一致性，主要指电芯从材料开始生产过程，如材料的采购、混料、涂布、烘干等生产环节，直到化成老化出厂；&/li&&/ul&&p&&br&&/p&&p&备注：我们一般把电池的前一致性归因于电芯企业，也主要分为几类：&/p&&ul&&li&电池材料的影响&/li&&li&电池制造过程工艺的影响&/li&&li&电池在化成和分类的影响 &/li&&/ul&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-75ac95ecbd2a2a9fbd55a_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&591& data-rawheight=&302& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&591& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-75ac95ecbd2a2a9fbd55a_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&ul&&li&后一致性主要指成组的设计过程，主要包括电芯从串联成组开始，直到包体、系统，从热、机、电等多方面设计因素来确保系统电性能的高度一致性。&/li&&/ul&&p&&br&&/p&&p&一方面这是通过Module和Pack工厂进行控制的&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-9f27e6fd696bda8fde2124_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&290& data-rawheight=&219& class=&content_image& width=&290&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&另一方面就靠内部的热管理和均衡来进行调整&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-733c17630b87fabf9d66fb61f8a1a348_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&598& data-rawheight=&294& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&598& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-733c17630b87fabf9d66fb61f8a1a348_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&其实这里面，还需要追加一个环节，哪就是应用一致性，包括车辆主要使用区域、客户驾乘习惯等。这里我们重点来讨论，做为设计人员可以把控的重点环节，前、后一致性的保证以及如何影响电池系统的寿命、质保因素。 &/p&&p&备注：从参数分解来看，以上部分是原因，衡量离散度，是根据电芯企业出厂和Pack企业进厂和出厂检测以及后续跟踪统计参数进行实现的。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-b44d54b1bbfdafdaca6617_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&864& data-rawheight=&379& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&864& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-b44d54b1bbfdafdaca6617_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&b&前一致性精益求精，后一致性科学控制&/b&&/p&&p&电芯成组的主要目的，提升容量，提升能量，归根到底就是提升电压、提升电流。&/p&&ul&&li&一方面适应整车对能量、功率的需求&/li&&li&一方面直接匹配电驱动系统&/li&&/ul&&p& 同时，在串联提升电压的过程，又符合“木桶”原理（以性能最低电芯为容量、功率、能量的计算）。所以，性能最好的电芯与性能最低的电芯差距越小，性能释放最充分，也是最有利于能源的有效利用。但是随着系统循环次数增加、时间增加，这个差距会变得越来越大，直到容量低于出厂时的标称容量的80%、70%这个界限，从功率、电量无法满足整车需求的动力性、行驶里程而寿命告终。下面我们从一组各个厂家对车辆产品的质量保证承诺可窥一斑。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-33c3e9da3ad261af565c0b212fa25e28_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&405& data-rawheight=&372& class=&content_image& width=&405&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&上述所列案例说明，厂家何来质保底气？主体是电芯本体一致性已非常优秀（前一致性），加上成组、成系统后的结构设计、热管理、电池系统管理、可靠的电器元件等集成设计的科学控制（后一致性），电池系统自然可以完美的配合整车达到寿命的要求。同时，像Tesla的底气还来自于其前期产品model SModel X 运行数据：车辆里程达到15万英里（24万公里）大部分的车辆电池损失不到10%。&/p&&p&&b&前一致性如何控制？&/b&&/p&&p&前一致性控制的几个关键因素：入口的材料、生产设备、生产环境、生产工艺、测试、老化方法及时长、筛选工艺等，越是在前端，投入的成本越低，后端越容易控制、分选。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-04f32a70dc1f3dcaf84a9ab780c523c9_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&644& data-rawheight=&580& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&644& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-04f32a70dc1f3dcaf84a9ab780c523c9_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&b&后一致性如何控制？&/b& &/p&&p&这里平工没写全，我这里来补充一下，我们可以从Pack输入阶段进行考虑，这里主要是对于电芯输入的数据进行检测，不过总体的思想还是要求电芯企业通过之前的前端一致性手段来作为主控手段，同一批次同一时间段在其参数上存在相对均一性，我们通过一定的检测手段，快速做检测来进行筛选&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-4d49c9f323fd3fc581bbaca8db7e1aac_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&294& data-rawheight=&386& class=&content_image& width=&294&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-22be79e686d46daa4b68_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&553& data-rawheight=&480& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&553& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-22be79e686d46daa4b68_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&Pack的设计，特别是软件这块可以做的很多呢，这里不展开了&/p&&p&&b&终生保用&/b&&/p&&p&电芯的终生保用，除了是厂家更多的市场营销成份之外，从技术角度，还需要有一个明确的质保描述。否则就是一本糊涂帐。反而降低了客户对品牌的认可度。任何产品都是有使用期限的。没有量化的质保是一笔糊涂帐，最终无法真正意义取得客户的信任。&/p&&p&&b&小结：&/b&&/p&&p&电池的一致性，是一个永远无法完全解决的难题。但是可以通过各种技术及控制手段，提升一致性的高度，提升可利用电量，也是资源的有效利用。&/p&&p&最后感谢平工的整理！&/p&&p&&/p&
作者：平全文这是平工第一篇投稿文章，也是他近期的一些总结，请各位读者参阅。概述 锂离子电池一致性主要指单体电池性能的一致特性，包括电池外特性的一致性（电压、电流、内阻），内特性的一致性（容量、功率、能量）。其主要特点，是由化学性能决定了电…
&p&本文作者朱玉龙，首发于第一电动网研究周报栏目&/p&&p&最近非常热的议题是日本汽车产业的转向，由丰田汽车公司主导的电动汽车技术研发联盟，包含了丰田、马自达、电装、铃木、斯巴鲁、日野汽车及大发工业多家公司，为的是共享知识、降低成本、加速研发进程。&br&&/p&&p&从整体车型来看，铃木、大发以小型车为重点、斯巴鲁以中型车为重点、日野以商用车为重心，从而构建起一套适用于各种车型的电动汽车基础技术。如下图所示，这个进程和规模，离之前丰田发布的相关规划有差距，我们可以有几种解读。&/p&&p&经济性：由于每个车企都需要有纯电动车型进行合规，通过结盟均摊费用，使用同质化的技术可以快速降低成本。&/p&&p&技术可行性：如果在固态电池上没有突破，可以通过各个车型的应用来快速找到现有锂电池应用的关键共性问题；如果在固态电池上有突破，则通过共同投资来均摊先进技术所带来的高费用问题。&/p&&p&合规和企业形象：通过以上两条，来解决目前迫在眉睫的中国市场的双积分要求，也可以应对接下来欧洲市场的要求。不过这次还是从另一个角度来改变日本汽车产业的整体形象。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-c8d1e5ebabefe6fb4d207a_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&361& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-c8d1e5ebabefe6fb4d207a_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&丰田纯电动规划是从2020年开始小量，2025年覆盖多个车型&/p&&p&以以上目标为导向试图做出改变的日本汽车产业，整体策略的基础是对纯电动汽车的看法。从这个意义上，在开发固态电池上，丰田并不像是一个整车OEM企业，倒像是一个核心供应商，通过锁定其他车企的需求并均摊研发费用，从而把它作为一个大事业来做。&/p&&p&&b&关于丰田的固态电池，有以下几点信息：&/b&&/p&&p&消息来源：目前比较可靠的来源是相关研究单位发表的论文和申请的专利，这两者都集中于原理层面，而产品工程方面和制造工艺方面，尚无法探知。&/p&&p&车型产品开发过程：根据过往的情况，只有到了车型快要发布的时候，丰田才会发布更多的信息，这次有更多的企业参与，可以关注各个参与企业发布的信息，来评估判断他们到底是采用现有常规的电池技术，还是真的有突破。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-0cb44a16b1fcfae94f5992e_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&318& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-0cb44a16b1fcfae94f5992e_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&丰田在固态电池的投入有点类似核心供应商&/p&&p&从日本汽车产业的态势来看，固态电池将改变纯电动汽车产业形态的说法比较多，这也会对未来的供应链和整车规划产生较大的影响。&/p&&p&本文从几个角度来汇总一下现有信息，同时对几个大方向的问题进行梳理，提出三个问题：&/p&&p&&b&1.
固态电池与传统的锂电池差异有多大？&/b&&/p&&p&&b&2.
目前全球范围内，在不同的技术路线上，研究和应用的进展如何？&/b&&/p&&p&&b&3.
政策制定部门、车企、电池供应商和材料供应商，该如何跟踪和看待这个让人有些看不透的拐点？&/b&&/p&&p&从现有情况来看，对于2020年丰田推出革命性的固态电池技术这一点，大部分从业人士是持有怀疑态度的。特别是涉及到目前纯电动汽车要求较大容量的电池，需要从小电池往大电池放大，这个过程中产生的制造问题让业内人士存疑。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-bd245e53aac5dd5efa5e3a6b4f42a1a2_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&175& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-bd245e53aac5dd5efa5e3a6b4f42a1a2_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&固态电池核心的缺点就是电池方法之后的功率特性和可制造性【1】&/p&&p&&b&一、固态电池与传统锂电池的差异&/b&&/p&&p&全固态锂电池是指电芯内各单元，包括正负极、电解质全部采用固态材料的锂二次电池。在构造上比传统锂离子电池要简单，固体电解质除了传导锂离子，也充当了隔膜的角色，它的工作原理与传统的锂离子电池原理是相通的。&/p&&p&如下图所示，传统的锂电池在往高能量密度方向走的时候，需要尽可能增加有效参与反应的物质比例（包含电解液、电解质盐、隔膜与黏接剂聚偏氟乙烯）。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-f40b245e353aa229f1ec_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&284& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-f40b245e353aa229f1ec_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-1ae00f85c16e828a1951bcc09eb5830e_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&400& data-rawheight=&355& class=&content_image& width=&400&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&传统锂离子电池与固态电池&/p&&p&而从当前情况来看，国内外大量的电池企业已经在扩充产能的道路上走了挺远的一段路，如下图所示。提升可充放锂电池能量密度的方法是对正负极材料进行选择和改性，优先发展含硅负极、高比能量正极的第三代锂离子电池，在安全方面考虑采用以下的办法来提高安全性：&/p&&p&&b&o
功能电解液&/b&&/p&&p&&b&o
耐高温隔膜基材&/b&&/p&&p&&b&o
陶瓷涂覆隔膜&/b&&/p&&p&&b&o
减小电芯内阻&/b&&/p&&p&&b&o
电芯升温后提高内阻&/b&&/p&&p&&b&o
电芯散热&/b&&/p&&p&短期来看，各个电池企业都是按照这个路径在走，虽然赶不上中国电池路线图的要求，但是电池能量密度从210Wh/kg一步步提升到250Wh/kg，再往上到300Wh/kg还是可以预期的。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-c4edb2cebc4e8a05f20288_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&384& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-c4edb2cebc4e8a05f20288_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&锂电池的进化分支&/p&&p&&b&二、固态锂电池的应用开发现状&/b&&/p&&p&此前业界一致的观点是，对于全固态锂二次电池的研究还处在早期的阶段，按电解质区分主要包括两大类：聚合物全固态锂电池和无机全固态锂电池。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-ee33eb225e4dbb2eb5b40ead_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&356& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-ee33eb225e4dbb2eb5b40ead_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&固态电池的研究范畴&/p&&p&实际开发过程中，各国的研究机构在产品化的过程中不仅仅需要关注离子导电性，其他性能也至关重要。不同种类的固态电解质，可以通过一组综合评价表来对比，主要性能有：高的离子导电性、低的离子面积比电阻、高的电子面积比电阻、高的离子选择性、宽的电化学稳定窗口、好的化学兼容性、优异的热稳定性、优异的机械性能、简单的制备过程、价格低廉、易整合和环境友好。如下图所示：&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-e20f7c0cdbeaa_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&686& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-e20f7c0cdbeaa_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&固态电池质的特性【2】&/p&&p&从国际上固态电池领域的投资收购动向看，依托于美国科研单位的孵化企业获得大型企业的投资，一方面可以理解为初创企业主要集中在前端的电解质特性研究，小型原型电池在电池放大过程中和后续的产业化和可制造性方面缺乏完整的可持续性；另一方面我们也可以这样理解：科学家们通过研究材料和特性，拥有了专利和原型产品，至于把它产业化、规模化，就需要工程和制造企业予以较长时间的转化。这也客观地促成了投资交易，如果已经实现了完整的产品和制造过程，这些初创企业也就没有把自己卖掉的必要。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-52c4ffd3b966b035a5825a7f_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&333& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-52c4ffd3b966b035a5825a7f_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&固态电池企业的投资和收购&/p&&p&&b&小结：&/b&&/p&&p&本篇主要是对一些固态电池的基本的考虑，写作过程中花了很多的时间了解不同的分支和研发的情况，也看了不少综述的文章。对于丰田，更多的可能还是一种扩大投资的行为。在2020年三年之内拿出真正车载可用、而且成本占有优势的固态电动产品，需要非常大规模的制造层面的投资和开发。很多事情在不断的发展之中，当下实在看不出来有跨代的黑科技出来。当然客观来说，随着各个车企对电池性能的诉求增加，而原有路径提升有困难的话，研发和试制的资源往固态电池领域大量投入是可以预期的。&/p&&p&参考文件：&/p&&p&1） Goldman SachsCharging the future: Asia leads drive to next-generation EV battery market&/p&&p&2） Manthiram, A. et al. (2016) Lithium battery chemistries enabled by solid-state electrolytes&/p&
本文作者朱玉龙，首发于第一电动网研究周报栏目最近非常热的议题是日本汽车产业的转向，由丰田汽车公司主导的电动汽车技术研发联盟，包含了丰田、马自达、电装、铃木、斯巴鲁、日野汽车及大发工业多家公司，为的是共享知识、降低成本、加速研发进程。 从整…
&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-dfd39162fb_b.jpg& data-rawwidth=&799& data-rawheight=&477& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&799& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-dfd39162fb_r.jpg&&&/figure&&p&前一阵子，浙江大学高超老师团队做出了优秀的工作，即利用石墨烯做正极的高倍率性能、高循环寿命的铝离子电池，兼具柔性功能。工作发表在了期刊《SCIENCE ADVANCES》上。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-f69cebb0a3cfe16b2ad4a_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&998& data-rawheight=&683& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&998& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-f69cebb0a3cfe16b2ad4a_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&一经推出，就得到了业内广泛的关注和讨论。有不少朋友都在询问该技术对于电池产业界的影响，当然了还有一些宣传文章的风格是这个样子的。&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-f7888f5dafc034f1347dce18bbb182e6_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&419& data-rawheight=&1825& class=&content_image& width=&419&&&/figure&&p&&br&什么感觉？电流太大了会不会把家里插座烧了担心的感觉？&/p&&p&哈哈，不开玩笑。既然大家非常关心该类电池技术，那正好今天就展开讲讲本文工作的内容，以及对铝离子电池的发展应用前景做一个简单的分析展望。&/p&&p&&br&1、铝离子电池——能量密度能有多少？&/p&&p&首先看看作者本人的摘要中对该电池的介绍。&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-7d2eaeb899ea_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&554& data-rawheight=&125& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&554& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-7d2eaeb899ea_r.jpg&&&/figure&&p&该工作的创新点在于，做了一种新型结构的3高3连续（3H3C）石墨烯膜正极，其具有高质量，取向性和局部通道，这样可以保证电子、离子传导以及足够的活性物质质量。该正极容量在1.1s充电时的容量为120mAh/g，25万次循环后容量保证率为91.7%，在高低温下工作性能出色，而且具有柔性。&/p&&p&不难看出，该石墨烯-铝金属的铝离子电池的高低温、柔性、倍率性能很优秀，这当然很大程度利益于制备的石墨烯电极。然而摘要是一个突出亮点的地方，突出的成果都会在这里反应，&b&可是在这里电池的几个重要的参数都没有说：比如体积能量密度、质量能量密度。&/b&&/p&&p&&br&1）体积能量密度低的话，手机和汽车这两个电池最为重要的领域中想要应用基本是没有希望的——空间非常有限，必须充分利用。而手机和汽车同样都在追求长续航，此时必须要求高的能量密度。&/p&&p&翻到文章第5页，看到了作者对自己电池性能的介绍：66Wh/kg（质量能量密度）。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-b72c651c8d7b847ac8cbd3f23ad1a932_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&554& data-rawheight=&108& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&554& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-b72c651c8d7b847ac8cbd3f23ad1a932_r.jpg&&&/figure&&p&首先，66Wh/kg仍然是铝离子电池典型能量密度范围值40~65Wh/kg，这个数据比锂离子电池要低很多：磷酸铁锂100+Wh/kg，三元的接近200Wh/kg。以铝离子电池这样的能量密度在手机和汽车领域上用，基本也只能对准混合动力汽车了，而且插混都有点悬，手机则更难有希望。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-e552dd754bcc9feaf0091_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&554& data-rawheight=&284& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&554& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-e552dd754bcc9feaf0091_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&br&2）更大的问题在于全文都没有提及体积能量密度相关数据，考虑到该电池质量能量密度不高，使用的材料偏膨松（石墨烯等），其体积能量密度可能也很难达到三元类锂电池的1/3。因为该文作者并没有提到这方面的数据，因此笔者也只能基于已有数据和常识进行推断：&b&体积能量密度数据很可能很难看&/b&。&/p&&p&在这里再强调一下体积能量密度的意义：如果造的电池不重，但是体积好大，携带装载也会有很大的问题，尤其是在移动储能用途中（手机、汽车）难以实用。而对于体积要求不太严格的固定式储能，体积庞大的储能方式可能会更合适，比如液流电池就是典型代表。&/p&&p&实际上，目前铝离子电池体系很难找到合适的正极材料，钒系化合物的容量和电压都不好看，石墨烯也只能是从矮子里拨将军，而电解液（只能用离子液体）等方面的限制也使得铝离子电池能量密度没有突破的迹象，因此目前的能量密度性能极大的限制了该技术的更广泛应用的可能性。&/p&&p&&br&2. 成本分析&/p&&p&综合以上两方面性能作者报出的数据，以及分析可以看出该电池可能更适合功率型场合，对于现有锂离子电池的取代潜力不是太大，对电容的威胁倒是不小，如果成本能做下来也可以去跟能量密度差不多的铅酸做竞争。&/p&&p&而在最后作者也给出了一个自己的评价——主要针对capacitor-dominant high-power density energy storage system。总之就是针对高功率领域。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-735a872aedbbb7c5aa0d_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&554& data-rawheight=&271& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&554& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-735a872aedbbb7c5aa0d_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&体积能量密度从目前来说无从知晓，刚才也说到了如果成本能够做下来可能也会有一定的潜力。不过该体系用了几个材料：石墨烯、离子液体、铝金属。&/p&&p&石墨烯正极的原料为氧化石墨烯GO，将其涂成定向膜后再还原，最后再在2850℃条件下处理才能得到最终需要的材料，与生产石墨需要的处理温度相似。因此该工艺路线使用的石墨原料-石墨烯电极制备相当于要经过两次2850℃的处理，这肯定会增加对于炉体的要求、耗能方面的需求。&/p&&p&有人可能会问：为什么二次处理石墨烯时不能降低温度？答案简单：石墨烯如果是走的氧化还原路线，材料结构完美程度会受氧化影响遭受破坏，温和的还原条件是不足以解决问题的，需要高温才能使其有效回复；而如果使用石墨烯用的是其它方法，比如CVD、机械剥离，制备的材料的质量会很高，可能不用高温处理，但是这些方法的量产能力常常非常受限。两难之处就在于此。&/p&&p&另外离子液体的确也是比较重要的有发展前景的技术。然而对于铝离子电池来说，目前其技术似乎极其依靠离子液体，其目前存在粘度大、成本高等一系列的问题，这极大的加大了铝离子电池的成本。当然了，假以时日，在科研界和工业界的共同努力下，以后离子液体的确有很大的进步空间，应用前景值得期许。&/p&&p&因此总体来说，相比于现在常见的电池体系：锂电池、铅酸使用的材料都已经比较常规，可以做到稳定的量产，这对于（尤其是近年来）降低电池成本起到了相当大的支撑作用。&b&但是对于铝离子电池体系来说，原料产业化、经济实用化的工作，还有相当多的工作要做。&/b&&/p&&p&&br&3.
你真的敢1.1s给电池充满电么？&/p&&p&实际上这一类文章的槽点是共性的：如果真的要1s充满电，对于一个很小容量的实验室量级的电池自然是可以。而如果是手机电池呢？按10Wh一块1s充满的话，充电功率是36kW，&b&大家回忆下自己初中物理学习到的计算发热量的焦耳定律，以及看看自己家电表，&/b&然后好好琢磨一下是否可行。&/p&&p&针对这一类文章，&b&锂电泰斗Goodenough老爷子早有文章分析和批评，在此直接援引一下，欢迎大家学习。&/b&《Unsupported claims of ultrafast charging of LiFePO4 Li-ion batteries》&a href=&https://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S9987& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://www.&/span&&span class=&visible&&sciencedirect.com/scien&/span&&span class=&invisible&&ce/article/pii/S9987&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&/p&&p&&br&总结&/p&&p&铝离子电池技术的确有自己的特色，然而缺点也很明显。希望其在未来的发展中能够在能量密度、成本下降潜力方面实现突破，从而加速其实用化进程。&/p&&p&&br&声明：本文已经首发在第一电动汽车网。&/p&
前一阵子，浙江大学高超老师团队做出了优秀的工作，即利用石墨烯做正极的高倍率性能、高循环寿命的铝离子电池，兼具柔性功能。工作发表在了期刊《SCIENCE ADVANCES》上。 一经推出，就得到了业内广泛的关注和讨论。有不少朋友都在询问该技术对于电池产业界…
&p&编者按：这里收录了我刚踏入职场写的技术文章，文章比较细节，现在看来仍有价值的部分，修改一下还是可以值得重新回炉的。&br&&/p&&p&此文是我写的第一篇技术博客，在EDN China 载于日&/p&&p&在最坏情况分析中，电阻的精度应该如何考虑？ For WCA have you accounted for changes in resistance due to tolerance， aging， temperature， soldering， etc.? (e.g.1% resistors – 3% 5% resistors – 8%). 首先我们借鉴一下Ray Kendall， P.E.的介绍： Linear parts Linear parts， including resistors， capacitors， and inductors， have a single primary characteristic to model. Different factors affecting the worst case value are usually considered to be independent of one another (temperature is independent of tolerance， etc.). Statistical mathematics shows that the most realistic way to combine the effects of independent factors is by using the root-sum-square (RSS) method instead of just summing them. The RSS method can be applied by the following formula， where T represents the calculated worst case tolerance due to all factors and t1， t2， t3 etc. represent the independent tolerance factors due to initial tolerance， temperature， aging， etc. &/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-30afdccf573c19b_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&884& data-rawheight=&388& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&884& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-30afdccf573c19b_r.jpg&&&/figure&&p&其中可以把Tol认为是标称的精度，温度误差为独立的误差，其他的误差都是和制造和使用环境有关的，属于不确定因素 下面来看一个例子： &/p&&p&&b&这个做法是从KOA的电阻系列，有一个完整的表格，就是做不同的AECQ的实验对精度的影响映射过来&/b&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-90ff674b93a51f7f8f61f8caf0f4329d_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&709& data-rawheight=&236& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&709& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-90ff674b93a51f7f8f61f8caf0f4329d_r.jpg&&&/figure&&p&&b&根据这个矩阵再来进一步计算整个细分层面的影响&/b& &/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-cca75f457d0c7761fdae_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&958& data-rawheight=&635& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&958& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-cca75f457d0c7761fdae_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&因此我们在预计，实际的误差最大应该是多少，有哪些部分是可以通过校验去除的，有哪些可能短时间内变化，有哪些在长期变化。 &/p&&p&&b&1）有关极端情况的优先级处理&/b&&/p&&p&实际上，很多因素并不会发生，从我现在的角度来看，在处理复杂的电路的时候，算出一个在不同使用区间内的最大变化给老板看，然后有一个最为极端的估算就可以了&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-b2ecb16a9b70b176fa4bfbb25c19193f_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&874& data-rawheight=&571& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&874& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-b2ecb16a9b70b176fa4bfbb25c19193f_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&所以WCCA，更多的还是需要和功能捆绑起来，对于我们认为有关安全或者非常关键的功能，需要考虑极端应力摧毁，如果是平常的功能，主要考虑不同的环境范围即可&/p&&p&2）高低温的实际考虑&/p&&p&落实到应用层面，在处理较高精度的时候，在面对环境变化时候，这个事情就比较在意。&/p&&p&备注：这里客观来说，也是因为现在整车在冬季实验和夏季实验也确实覆盖得到，我们目前的设计对中国负责&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-960ab7ba332f453c712cc260f98a180f_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1059& data-rawheight=&791& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1059& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-960ab7ba332f453c712cc260f98a180f_r.jpg&&&/figure&&p&以下为典型的温度直接影响&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-cad32fed8bd9cc98_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&414& data-rawheight=&223& class=&content_image& width=&414&&&/figure&&p&使用不同种类的电阻时，需要注意每个电阻的温度系数。温度系数取决于使用电阻内部的技术规格，比如&/p&&ul&&li&碳膜电阻:-300到-1000 ppm/c &/li&&li&金属膜电阻:-350到+350ppm/c &/li&&li&高度稳定的金属膜电阻（类型1）:-50到+50ppm/c&/li&&li&高度稳定的金属膜电阻（类型2）:-100到+100 ppm/c &/li&&/ul&&p&备注，这也牵涉到具体的电阻的规格&/p&
编者按：这里收录了我刚踏入职场写的技术文章，文章比较细节，现在看来仍有价值的部分，修改一下还是可以值得重新回炉的。 此文是我写的第一篇技术博客，在EDN China 载于日在最坏情况分析中，电阻的精度应该如何考虑？ For WCA have you accou…
&p&比起蔚来的刷屏，这个消息实质带来的影响比较大：&/p&&p&&i&路透东京12月18日 日本丰田汽车周一表示，2020年代初公司将在全球营销超过&b&10款纯电动车型&/b&，2030年之前投资在相关&/i&&b&&u&电池研发&/u&&/b&&i&的资金可能超过&b&130亿美元&/b&。 丰田汽车称，需要加速电池开发，因汽车排放法规趋于严格，强效电池的制造能力必须大幅提升。&/i&&/p&&p&&i&
Toyota will add more than&/i& &i&&b&10 all-electric vehicle models&/b&&/i& &i&to its global portfolio by the early 2020s,&/i& &i&&b&beginning with China&/b&, as part of a broader plan to catch up to Tesla, GM, Nissan, and other automakers bringing more electric vehicles to consumers. The 10 new all-electric vehicle models will then gradually be introduced to Japan, India, Europe, and the U.S.&/i&&/p&&p&这个事情不是有点好玩了，之前一直犹犹豫豫，现在一下坚定起来了，10款纯电车型，每年&u&&b&10亿美金&/b&&/u&砸电池，等于每年拿出手上可以动用的钱去砸电池了。&/p&&p&备注：2016年丰田汽车营业收入2546.94亿美元，净利润168.99亿美元。2017年3月，现金及现金等价物有2.94万亿日元，折合262.57亿美元。&br&&/p&&p&我们也可以比较下，前阵子BMW砸了2.37 亿美元建电池研发中心。这下大家真心看明白了，车企要进入电芯研发和前期的设计阶段去了。&/p&&p&1)丰田是被逼的?&/p&&p&
我们拿相对碳排放最为严苛的欧洲来看，丰田的走位相当飘忽&/p&&p&与欧洲同行相比，比整备质量更小的FCA和PSA等车企的排放都要低&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-d3f65e845f3e53ebaa0abfe0ddc8b802_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&640& data-rawheight=&414& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&640& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-d3f65e845f3e53ebaa0abfe0ddc8b802_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&比行业平均水平要低13g/km&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-fbbdb83bb8c19d71c9cfa_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&640& data-rawheight=&289& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&640& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-fbbdb83bb8c19d71c9cfa_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&这两年，我们也可以看到丰田基本没有怎么做柴油车&/p&&ul&&li&在丰田品牌做到了36.9%的比例&/li&&li&在Lexus做到了93.2%&/li&&/ul&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-0f882fa3dc50c7f0cf4fe9f631acbbaa_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&434& data-rawheight=&95& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&434& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-0f882fa3dc50c7f0cf4fe9f631acbbaa_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&全球的SUV市场容量达到了2432万辆，而且从2015年到2016年增长率达到了20%。人之常情就是在经济宽裕之后，追求动力更足，更宽敞的车型。本来传统的SUV其实和混合动力没有太多的联系，但是随着油耗法规在全球的落地，如何给消费者喜欢的车型提供有性价比的油耗然后不伤害车辆的其他属性，这是一个很大的课题，在充电的插电类车辆被大众接受之前，混合动力SUV就站在了舞台上面。&/p&&p&除了之前Pruis等轿车以外，为了迎合全球的SUV的需求，开始在紧凑型的SUV这种车主还是考虑油耗的细分市场下，开始在全球市场去推混动了。全球的混合动力SUV的几款车型 l C-HR的混合动力占了天时地利人和，在全球（欧洲、美国和日本）市场卖得非常火 &/p&&ul&&li&RAV4主要在美国和欧洲卖得非常好，如下图所示&/li&&li&相对大一些的汉兰达的车主，对混合动力的效果就不是那么认同&/li&&/ul&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-25e220ef4d670cfa16ce_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&640& data-rawheight=&347& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&640& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-25e220ef4d670cfa16ce_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&接下来在消费者快速增长的细分市场这么推动混动的力度，使得丰田在全球的市场来看，应该在油耗方面问题不是很大。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-092a9ceba62f_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&640& data-rawheight=&366& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&640& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-092a9ceba62f_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&从法规来看，双积分确实对丰田影响很大，但是Prius Prime的销售情况其实是真的挺好的&br&&/p&&p&日本2.34万台，美国1.66万台，欧洲接近1K，别人想卖还是能卖好的，单一车型4万台以上了。明年拿卡罗拉和雷凌的PHEV在中国刷一刷还是很吓人的。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-9a740fd1ea4a344acecf60_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&470& data-rawheight=&219& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&470& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-9a740fd1ea4a344acecf60_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&2）纯电动开始暴兵了？&/p&&p&
所以我们也不免纳闷了&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-7a36b50a33c374b314c80bab1c014005_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&640& data-rawheight=&275& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&640& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-7a36b50a33c374b314c80bab1c014005_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&9月底，丰田开始组队，开始和马自达和Denso组队&/p&&p&&i&
9月28日路透社报道，丰田汽车和马自达成立了一家开发电动车的合资公司。丰田将与日本最大汽车零部件企业电装公司组建一家公司，开发多种电动汽车，包括迷你汽车、乘用车、SUV和轻卡&/i&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-75fb42d3d5fa746ad753c7_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&640& data-rawheight=&433& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&640& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-75fb42d3d5fa746ad753c7_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&前几天日经报道，丰田开始和松下合作&/p&&p&&br&&/p&&p&&i&丰田于12月13日正式发布公告称，将与日本松下公司达成一项电池合作协议，共同研发电动汽车方形电池的可行性，并最终在丰田旗下电动车型上大规模应用。&/i&&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-1bec0927c71cdcd4b35d2dd_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&618& data-rawheight=&371& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&618& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-1bec0927c71cdcd4b35d2dd_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&3）全固态电池有推进了&/p&&p&
这个我觉得完全取决于现有电池的状态，之前的各种吹牛逼是这么来的&/p&&p&这里我们将持续追踪这个事，需要看看这阵子发生什么事，有几种可能性&/p&&p&A）中试突破了，拉松下进来在供应链管理和锂电池单体生产管理&/p&&p&B)
制造没突破，拉松下进来完善自身的制造问题，然后尽快进入生产准备&/p&&p&C）此条路有点艰险，离2020年的目标有问题，拉松下来用现有的技术来供应&/p&&p&
我个人觉得A和B可能性大一些&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-8dc62aabbdc2fd_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&640& data-rawheight=&825& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&640& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-8dc62aabbdc2fd_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&备注此图来自Toyota's Cure for Electric-Vehicle Range Anxiety: A Better Battery，2017年7月的报道，里面有一句：&/p&&p&TOKYO— Toyota Motor Corp. believes it has mastered the technology and production process for a new lithium-ion battery that could slash charging time and double the range of electric vehicles, according to U.S. patent filings and one of the inventors.On Tuesday, &b&Toyota said that by the early 2020s it planned to sell cars equipped with solid-state batteries&/b&, which replace the damp electrolyte used to transport lithium ions inside today’s batteries with a solid glass-like plate.&/p&&p&小结：最近所有的时间都要查这个事，要是真的2020年，丰田真的全固态上10款纯电动，真是降维打击啊！&/p&
比起蔚来的刷屏，这个消息实质带来的影响比较大：路透东京12月18日 日本丰田汽车周一表示，2020年代初公司将在全球营销超过10款纯电动车型，2030年之前投资在相关电池研发的资金可能超过130亿美元。 丰田汽车称，需要加速电池开发，因汽车排放法规趋于严格…
&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-9f1b9dbe864d003fae3b614_b.jpg& data-rawwidth=&674& data-rawheight=&290& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&674& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-9f1b9dbe864d003fae3b614_r.jpg&&&/figure&&p&&/p&&p&&b&声明：本文已经首发在公众号“清华能源互联网研究院”，转载请去该账号下留言申请权限&/b&&/p&&p&&br&&/p&&p&电池技术对于当今人类社会的运行已经有了非常强大的支撑意义：不论是手机，还是普及率不断上升的电动汽车，电池都是核心部件。而因为电池续航不利，大家对于怎样充电等话题的关注日渐升温，各种充电技术相关的技术介绍更是层出不穷，尤其是快速充电，相关报道真是五花八门，靠谱的不靠谱的都有。
&/p&&p&&br&&/p&&p&想要电池充电技术提升的心情可以理解，但是电池充电需要牵扯的因素实际上很多，合理充电，开发各种与充电相关的技术和业务同样也很重要。笔者认为，电池充电绝对不是一个简单的单点问题，其涉及到一条产业链，必须以工程师的角度审视，平衡好各方面的因素，才能够使该技术不断取得实质的进步。本文将重点科普与电池充电相关的那些事，&b&重点将围绕电池充电技术相关的五大因素进行分析，意在说明不同因素之间是要互相平衡与妥协的，&/b&希望能给各位读者启发和收获&b&。&/b&&/p&&p&&br&&/p&&p&首先说明本文的五大关键词：&b&成本，容量，时间，便携，安全。&/b&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-c7bb713716ffc13d05f41_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&677& data-rawheight=&412& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&677& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-c7bb713716ffc13d05f41_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&电池充电大概涉及到哪些环节呢？以我们的手机充电为例，无非以下几个核心部件：&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-fa31ffe833d041b36c5288_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&161& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-fa31ffe833d041b36c5288_r.jpg&&&/figure&&p&1、充电头：可以把家用的交流市电，依靠电路元件转化为5V1A/2A/其它制度的直流电输送到电池中充电。大家可以注意到，近年来，快速充电技术兴起，市场上已经有了许多快速充电的流派，但是提炼一下，大功率充电P=UI，无非就是要靠大电流/高电压来实现，所以不管你是18W还是50+W，也离不开这一条核心精神。所以不管是大电流派（5V4A）代表VOOC和大电压派（9V2A）代表高通QUICK CHARGE，其技术都可以用这一条来解释。&/p&&p&另外一条要特别注意的，就是充电头随着输出功率的上升，越是支持大功率快充的体积就越大，&b&成本&/b&也会上升，而所说近来市面上推出的一些新型快充产品，功率是很大，充电器那叫一个体积大（BULKY）。当然我们期待着随着半导体等技术的进步，这些电子元件的体积能缩小，但是目前阶段很多快充头体积很大，确实是不争的事实。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-fe675eeddefc_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&396& data-rawheight=&262& class=&content_image& width=&396&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&总结一下：充电头体积（&b&便携&/b&）与充电速率（&b&时间&/b&）、&b&成本&/b&、&b&安全&/b&之间，难以同时顾全，需要平衡妥协。&/p&&p&2、充电线：相对来说看起来没有那么起眼的一个东西，但是充电线对于充电，尤其是以后要发展起来的快充的影响也不容低估。考虑到焦耳定律等物理规律，大电流下电线的热效应以及压降都会变大，这是一个实实在在的工程考虑因素，这也是导致许多企业优先选择高电压技术（9V甚至更高）而不走大电流路线的原因之一——当然了，9V的电压是没法给锂电池直接充电的，容易BOOM——爆炸，所以到了手机端还要再经一次直流转换成电池可用的电压，这也会再增加一部分体积（&b&便携&/b&）和&b&成本&/b&。&/p&&p&另外一条：很多人都在说什么手机几秒充满电这样的想法，其实这用我们初中物理知识一想也能知道不靠谱：一块手机电池10+Wh的能量，如果几秒钟充满，&b&充电功率能达到几个kW，这对于家用电功率来说是有些荒谬的，更不用计算这需要多粗的电线。&/b&&/p&&p&总结一下：随着快充技术的发展，充电线要求能够更好地应对大功率电流（&b&时间&/b&），&b&成本&/b&会有上升，&b&便携&/b&方面会略有削弱（更粗的导线VS在电池端增加直流直流转换元件），因此同样几个因素之间需要妥协平衡。&/p&&p&3、手机IC与算法。仍然是与快充有关，更为复杂、工作条件更为苛刻的快充制度，使得多种新的快充协议诞生，而为了处理这些协议，自然要开发手机IC和算法，支持相应的充电电流能够流入电池。这一环节实际上是非常重要的，因为它是电池充电的控制方，而新开发的高性能手机IC，必然也会遇到&b&成本&/b&上升、体积需要缩小（&b&便携&/b&）等方面的挑战，需要科研人员和工程师们协力克服。&/p&&p&附着推荐几个回答：关于手机快充，重点推荐这个帖子：OPPO声称的VOOC低压快速充电是什么原理？&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&&span class=&invisible&&https://www.&/span&&span class=&visible&&zhihu.com/question/2310&/span&&span class=&invisible&&3960/answer/&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&，以及：电池快充的原理是什么？——玛丽卢的回答。&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&&span class=&invisible&&https://www.&/span&&span class=&visible&&zhihu.com/question/2383&/span&&span class=&invisible&&1848/answer/&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&。在其中对于电池充电、快充的机理做了比较详细的说明，在此不多做展开介绍。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-111a7f1cb0ca493c4a2f916b_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&257& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-111a7f1cb0ca493c4a2f916b_r.jpg&&&/figure&&p&4、电池。电池是笔者的老本行。电池相关文章已经写过很多，受制于篇幅，在这里只能说一下重点：&/p&&p&为了达成快充功率电池，减小内阻，降低快充焦耳发热量是一个核心问题，此时就需要进行相应的材料、结构上的优化，主要有使用高电导的电极材料（碳包覆，改性提高锂扩散系数，减小粒径缩短扩散路径）、使用更多的导电剂、涂布更薄的电极（让传质扩散距离变短）都是典型的功率快充型电池的设计思路。而这些路数常常不可避免的会与追求能量密度产生矛盾。总体来说功率密度好的电池能量密度一般不会太高，能做到两者平衡兼顾的，都是大牛厂家和技术。所以在这里，能量密度（&b&容量&/b&）与倍率性能（&b&时间&/b&）有所矛盾。&/p&&p&能达到快充的功率型电池，相比于能量型电池更适合各种快充场合。而能量型电池频繁使用快充，可能会影响其寿命、并降低其安全性，因此非常不建议无限制扩展快充的使用范围。即：能量密度（&b&容量&/b&）与&b&安全&/b&之间的矛盾。&/p&&p&但是快充型电池就没安全问题了？考验其实更大，因为它本身就常常在高功率状态下工作，面临的大电流、极端环境（高低温等）的问题更为麻烦。此时，想要控制好电池的倍率性能（&b&时间&/b&），以及同时追求良好&b&安全&/b&、甚至是体积相关的特性（&b&便携&/b&），并不容易（高功率工作的电池有时也需要配备更多的散热辅助设备，可能体积会很大）。&/p&&p&&br&&/p&&p&当然了，追求性能的上升，&b&成本&/b&上升的倾向也很大，如何控制这个平衡，自然要靠技术人员。&/p&&p&-----------------------------------------------分割线---------------------------------------------------&/p&&p&大家不难看出，从以上的链条中，我们提炼了几个因素：&b&成本，容量，时间，便携，安全&/b&。实际这五个因素&b&概括有些过度，略失严谨&/b&，但是主要是为了把信息直接简单的传达给读者，其主要包括的内容如下表所示。接下来，我们将对这五个因素之间的互相矛盾，需要平衡的关系进行分析。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-5bc197b523cb9ae_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&782& data-rawheight=&321& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&782& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-5bc197b523cb9ae_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&b&1、成本&/b&&/p&&p&如果可以不惜一切代价，我们当然可以在充电涉及的各个环节中都采用最先进的技术，比如电池里用离子液体（参考微宏的“不燃烧”电池技术），充电头用最先进的电子电路设备，甚至大胆假设一下我们的电线也可以搞成超导的（当然这个有点扯）——这样的话，电池的综合性能，充电的速度（&b&时间&/b&）、便利性（&b&便携&/b&）自然可能都会有一定的提高。然而此情景的假设中构思的技术虽然可能都是工程上优化前进的方向，在目前阶段却都太过昂贵，很难有实际的竞争力，因为毕竟电池充电是一个民用、充分竞争的技术。可以说，&b&成本与其它四个因素之间都需要达成平衡妥协&/b&。&/p&&p&&b&2、容量&/b&&/p&&p&从容量/质量能量密度来说，其与充电&b&时间、安全&/b&性的矛盾最为突出。大容量的电池，如果还想追求高能量密度，使用的材料、电池结构必然是偏向于能量密度型的，功率密度不可避免的会受到影响，两者需要追求两好的平衡。笔者在之前关于快充的系列文章中都已经阐明观点，在此不再赘述。链接如下：&/p&&p&《这才是电池安全靠谱快充技术的正确打开方式（I）——常见问题科普回答与电池材料、结构分析》：&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/?refer=liugwtiger& class=&internal&&&span class=&invisible&&https://&/span&&span class=&visible&&zhuanlan.zhihu.com/p/22&/span&&span class=&invisible&&662680?refer=liugwtiger&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&/p&&p&《光说几分钟充满,其它性能都不说的快充技术,都是耍流氓》，&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/?refer=liugwtiger& class=&internal&&&span class=&invisible&&https://&/span&&span class=&visible&&zhuanlan.zhihu.com/p/21&/span&&span class=&invisible&&703050?refer=liugwtiger&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&/p&&p&而大容量/高能量密度导致电池使用的活性物质量提升、高电压化等趋势会不可避免的降低电池的&b&安全&/b&性，所以以消费电子产品为例：4.4V高电压钴酸锂电池技术是机遇，同时也是挑战，如何把高能量密度（&b&容量&/b&）与&b&安全&/b&性同时做好是电池界一个不变的难题。&/p&&p&&b&3、时间&/b&&/p&&p&即功率/倍率性能，其与质量能量密度（&b&容量&/b&）的矛盾已经描述，在这里主要需要说的是其与体积能量密度（&b&便携&/b&）、以及&b&安全性&/b&之间的关系。充电时间想要快，主要涉及两大方面，一是电池本体的倍率性能要优异，另一方面则是配套的电子配件等要能跟上要求，然而此时矛盾就出现了：1）电池倍率性能优异（&b&时间&/b&），能量密度方面必有削弱（&b&容量&/b&），体积能量密度（&b&便携&/b&）也会略有影响，但这在几个矛盾中可能还是相对比较好解决的一个；2）为快充配套电子配件在便携程度上一定会有折扣，而且是充电功率越大转换头等的体积就越大，而最近面世的几款充电功率极大的充电宝/手机（50W左右？）的充电器更是大到没眼看，目前说要&b&便携&/b&使用极为困难……而电池想要快充，其与&b&安全&/b&上也必然存在矛盾，而且是本征上的矛盾（毕竟电池不是电容），只能缓解而难以根除。&/p&&p&&b&4、便携&/b&&/p&&p&主要是体积相关的能量和功率密度。便携要求把电池做的体积要小，此时电池生产工艺要求更为严格，对于电池内部结构的控制精细程度要求也更高，&b&安全&/b&性上自然有更大的挑战。而且相关的配件还都要做的尽可能紧凑，这样的问题在于，不可避免的会影响电池的散热，进而影响&b&安全性&/b&。以我们近来影响很大的&b&三星NOTE7爆炸为例，其实这就是一个工程集成上略显激进的结果&/b&。三星首先使用了高电压电池，安全性上的挑战本身就大了一些，然后一方面搭载了具备快充功能的大电池，导致在充电过程中会产生更多的热；而另一方面又给手机配置了防水防尘和无线充电的功能，严重恶化了手机的散热功能。两面夹攻，也难怪Note7在充电过程中，电池失控的频率有点太高了。虽然说大电池，快充，防水防尘，无线充电都是酷炫的功能，但是把这些功能都凑在一起，超过了系统能承受的极限，最后出现了这么大的问题。所以&b&便携&/b&与其它几个因素，也是需要相互平衡的，这对于手机等消费电子产品来说，尤为重要。&/p&&p&&b&5、安全&/b&&/p&&p&已经在前面几点中都说完了，再强调一下&b&，安全无小事，工程设计一定要考虑好安全，否则一旦出事，满盘皆输&/b&。相关血泪教训比比皆是，无需赘述。同样，过分&b&非理性的追求快速充电&/b&，绝对不是什么好事，炒作这方面的新闻的人可能&b&更多的只是为了赚眼球而已&/b&。&/p&&p&&br&&/p&&p&后记：&/p&&p&关于充电，笔者后续还将推出系列文章，目前感兴趣的话题包括但是不仅限于无线充电、高功/高能电池、快充技术详解，电动汽车交流充电和直流充电技术、换电模式等等，如果读者有值得推荐的相关的信息资料，&a href=&mailto:%E6%AC%A2%E8%BF%8E%E5%8F%91%E9%80%81%E9%82%AE%E4%BB%B6%E5%88%B0eiri@tsinghua.edu.cn&&欢迎发送邮件到eiri@tsinghua.edu.cn&/a&一共探讨。&/p&&p&&/p&&p&&/p&
声明：本文已经首发在公众号“清华能源互联网研究院”，转载请去该账号下留言申请权限 电池技术对于当今人类社会的运行已经有了非常强大的支撑意义：不论是手机，还是普及率不断上升的电动汽车，电池都是核心部件。而因为电池续航不利，大家对于怎样充电等…
&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-6e2d093a16abf3f01c972f_b.jpg& data-rawwidth=&392& data-rawheight=&281& class=&content_image& width=&392&&&/figure&&h2&&b&2 锂枝晶的成核位置&/b&&/h2&&p&沉积期间的锂成核位点是一个钻石级别的关键问题，它直接决定了枝晶分支们的生长方向。在探索枝晶生长的起源上，对其进行直接的观测不失为一种既能可视化又高效的方案。关于位置的问题有多重观点，包括了尖端诱导成核、根部诱导圣河以及多向诱导成核等等，只是目前尚无定论。在这一节中，我们将会引入基于光学以及电子显微镜（观察）结果的锂成核位置的相关理论。&/p&&h2&2.1 尖端诱导成核&/h2&&p&尖端一直以来就被认为是沉积过程中的活性位点。不妨假设晶须的尖端是一个静态的半球，那么基于其周围增强的电场与离子场，锂离子在突出处的沉积会方便很多。这个推测已经被直接观测给验证了[6]。尖端决定了枝晶的萌发而其生长率则与尖端半径着实相关。相对于表面电镀的浓度过电位诱导机制，尖端的电化学沉积则主要受控于活化机制。一旦沉积阶段被激活，那么无论离子浓度几何，枝晶们都会无情地增长。在锂离子聚合物电池中，不均匀（粗糙）的表面常常为枝晶的意外成长背锅。电荷们趋向于在尖端上富集，这一局部的堆积导致锂离子更加易于沉积。考虑到枝晶尖端的轮廓以及其生长动力学，枝晶的生长是由表面能决定的（&b&图9&/b&）。尽管这不是很受用于具有高离子迁移数的有机电解液的情形，但受益于较高的扩散系数与较长的电极间距，电芯短路前的耐用时间还是被延长了。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-b313e957be3d_b.jpg& data-rawwidth=&1132& data-rawheight=&794& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1132& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-b313e957be3d_r.jpg&&&/figure&&p&&b&图9&/b&. 锂枝晶尖端附近区域图示&/p&&p&除了尖端之外，枝晶形成的活化模式还囊括了位错、晶界以及锂金属电极上的杂质。Chen等人[7]就平晶（二维晶体）表面上均质外延电沉积过程中的金属（单质）生长起源问题进行了研究，他们觉得在电镀过程中，好些缺陷是可以作为成核位点的，这其中包括但不限于表面层中的细微孔洞、二次相杂质、位错以及位于SEI与锂电极附近的晶界。而锂离子倾向于在这些活性位点上沉积，最后导致异相成核。&/p&&h2&2.2 根部诱导成核&/h2&&p&传统观念上，锂枝晶被普遍认可为尖端生长。然而，现在成打成堆的观测结果却揭示了一个因吹斯廷的现象——枝晶尖端在沉积过程中做了一枚安静的尤物，而这与主流的理论计算结果背道而驰。在锂-聚氧化乙烯共聚合物（SEO）电池中，窝藏于枝晶下的亚表面结构就被硬质X射线显微断层摄影技术抓拍到（&b&图10&/b&）[8]。亚表面所占据的真实空间要比尖端在锂枝晶形成早期阶段外突所占据部分大的多。这种亚表面结构在另一种聚合物电解质体系中也被确认了——聚氧化物乙烯（PEO），其成因来自于Li3N等杂质作为的成核位点。尖端诱导成核源自于增强的离子场与电场，而根部的锂枝晶成核基本上由沉积锂上SEI膜内的缺陷所引发的。&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-4ee81a88e945cc3b1431_b.jpg& data-rawwidth=&1270& data-rawheight=&688& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1270& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-4ee81a88e945cc3b1431_r.jpg&&&/figure&&p&&b&图10&/b&. 锂枝晶演化过程；（a）-（d）X射线断层摄像技术刨面展示循环到不同阶段的对称锂电池的横截面；（e）-（h）上排图像中电池内空间的放大3D重构展示。充电容量分别为（a）和（e）0
&img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=C%2Fcm%5E%7B2%7D& alt=&C/cm^{2}& eeimg=&1&& 、（b）和（f）9 &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=C%2Fcm%5E%7B2%7D& alt=&C/cm^{2}& eeimg=&1&& 、（c）和（g）84 &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=C%2Fcm%5E%7B2%7D& alt=&C/cm^{2}& eeimg=&1&& 以及（d）和（h）296 &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=C%2Fcm%5E%7B2%7D& alt=&C/cm^{2}& eeimg=&1&&&/p&&h2&2.3 多向诱导成核&/h2&&p&除了某些特殊设计的电池外，枝晶的生长可以在电芯不同方向上的不同区域内被观察到。在锂/聚合物电池中，通过扫描电子显微镜追踪到的锂枝晶生长表明其方向包括侧向与基向（纵向）生长[9]。除此之外，在干燥室内，研究人员们还通过光学显微镜观察锂晶须，结果表明枝晶的分支会沿着底部、尖端以及纽结之间生长，在这些位置上底部生长是最常见的。至少尖端的形态并没有发现变化。在生长期间，晶须的直径维持不变。晶须在电极上生长的范围并不是一成不变的，而是视时而动[10]。Steiger等人[11]运用光学显微镜原位检测锂枝晶的成长，其结果表明锂枝晶几乎是同步地沿着锂/基底界面、纽结抑或尖端生长的。他们认为这种生长几乎是不受尖端的电场以及浓度梯度主导的，这一主张也与主流的锂枝晶成长机制分庭抗礼。于是乎，一个在缺陷位嵌入的新机理就诞生了。恰恰是那些其貌不扬的晶体学缺陷——如SEI膜上的弱点、位错、晶界甚至杂相，引导了枝晶的生长（&b&图11&/b&）。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-fc900f70bd0c2e5170752_b.jpg& data-rawwidth=&1040& data-rawheight=&565& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1040& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-fc900f70bd0c2e5170752_r.jpg&&&/figure&&p&&b&图11&/b&. 光学显微镜对针状锂生长原位观测录像的示意图以及光片&/p&&h2&&b&3 锂枝晶的成核时间&/b&&/h2&&p&具备优异安全性能的可充电电池是其商业化应用的先决条件。在电芯短路前的出众的循环寿命则是一颗安全的锂金属电池最重要的指标之一。枝晶被认为是电芯短路以及失效的一个预兆，当枝晶形成之后，它们导致电芯短路以及循环跳水的概率非常可观。&/p&&p&在稀溶液中，&b&“桑德时间”（Sand's time）&/b&是一种普遍接受的测量枝晶生长起始时间的指标。这个概念是率先由Henry J. S. Sand于1901年提出的[12]，当时他正着手研究硫酸铜与硫酸混合物中氢的释放行为。在铜的沉积期间， &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=Cu%5E%7B%2B2%7D& alt=&Cu^{+2}& eeimg=&1&& 的浓度在近电极区域为0，之后氢气产生。之后，这个理论被借鉴并拓展到了更广阔的范畴中。对于在二元电解液中以高倍率充电的锂金属负极来说，阳离子会被迅速地消耗，之后它在电极附近的浓度预期会在时刻降至0。之后，强大的电负性电场会在短期内电吸收并电沉积大量的锂离子，引起枝晶的生长。这一行为以“桑德行为”被熟知，而这个时间就被称作桑德时间（&b&方程1&/b&）：&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-8c87c74f15d529837def_b.jpg& data-rawwidth=&1478& data-rawheight=&236& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1478& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-8c87c74f15d529837def_r.jpg&&&/figure&&p&其中， &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=%5Cmu_%7Bc%7D& alt=&\mu_{c}& eeimg=&1&& 和 &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=%5Cmu_%7Ba%7D& alt=&\mu_{a}& eeimg=&1&& 分别是阳离子与阴离子的迁移数，&i&e&/i&是元电荷，&i&J&/i&是电流密度， &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=Z_%7Bc%7D& alt=&Z_{c}& eeimg=&1&& 是阳离子电荷数， &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=C_%7B0%7D& alt=&C_{0}& eeimg=&1&& 是初始的阳离子（锂盐）浓度。&/p&&p&&i&D&/i&是二元扩散系数，这个式子中， &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=D_%7Bc%7D& alt=&D_{c}& eeimg=&1&& 和 &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=D_%7Ba%7D& alt=&D_{a}& eeimg=&1&& 分别是阳离子和阴离子的扩散系数。&/p&&p&桑德时间的模型为描述锂枝晶的形成提供了一种定量的思路，并表明了枝晶生长所需要的时间正比于 &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=J%5E%7B-2%7D& alt=&J^{-2}& eeimg=&1&& 。一般当 &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=J%3EJ%5E%7B%2A%7D%3D2eC_%7B0%7DD%28%5Cmu_%7Bc%7D%2B%5Cmu_%7Ba%7D%29%2F%5Cmu_%7Ba%7Dl& alt=&J&J^{*}=2eC_{0}D(\mu_{c}+\mu_{a})/\mu_{a}l& eeimg=&1&& （l是两电极间距）时，桑德时间会给出枝晶在相对较高的电流密度下枝晶形成的预测。&i&J*&/i&的边界数值表明其与两电极间距的数值成负相关，这也意味着枝晶在两电极间距较大的软包电池以及电解池中要比紧密压实的扣式电池的生长更加容易一些。在较低电流密度下（ &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=J%3CJ%5E%7B%2A%7D& alt=&J&J^{*}& eeimg=&1&& ），离子浓度表现出线性的变化，而局部的不均相貌似在此成为了一个关键因素。类似于上述结论，一些经验性的结果表明，枝晶的出现时间随着 &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=J%5E%7B-2%7D& alt=&J^{-2}& eeimg=&1&& 单调递增，而穿越电芯的时长则正比于 &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=J%5E%7B-1%7D& alt=&J^{-1}& eeimg=&1&& 。&/p&&p&桑德时间在不同温度下的测量是可以被用来表征电芯阻抗对于枝晶生长的影响。曾经就有人指出，尽管电流密度保持不变，但随着温度的升高，枝晶的生长速率反而变得更小。Akolkar就枝晶在低温下的萌发提出过一个模型，内容是由于离子扩散阻抗以及电极表面反应阻抗的增大，导致在低温下锂枝晶的生长加速[13]。这个模型也同样可以预测在特定电流密度下枝晶自由生长的临界温度。&/p&&hr&&h2&参考文献&/h2&&p&[6] Barton, J. L.; Bockris, J. O. M. The Electrolytic Growth of Dendrites from Ionic Solutions. Proc. R. Soc. London, Ser. A , 485 – 505;&/p&&p&[7] Chen, Q.; Geng, K.; Sieradzki, K. Prospects for Dendrite-Free Cycling of Li Metal Batteries. J. Electrochem. Soc. , A2004 - A2007;&/p&&p&[8] Harry, K. J.; Hallinan, D. T.; Parkinson, D. Y.; MacDowell, A. A.; Balsara, N. P. Detection of Subsurface Structures Underneath Dendrites Formed on Cycled Lithium Metal Electrodes. Nat. Mater.
– 73;&/p&&p&[9] Dolle ?, M.; Sannier, L.; Beaudoin, B.; Trentin, M.; Tarascon, J.-M. Live Scanning Electron Microscope Observations of Dendritic Growth in Lithium/Polymer Cells. Electrochem. Solid-State Lett. 2002, 5, A286 - A289;&/p&&p&[10] Yamaki, J.-i.; Tobishima, S.-i.; Hayashi, K.; Saito, K.; Nemoto, Y.; Arakawa, M. A Consideration of the Morphology of Electrochemically Deposited Lithium in an Organic Electrolyte. J. Power Sources 9 – 227;&/p&&p&[11] Steiger, J.; Kramer, D.; Mo ? nig, R. Mechanisms of Dendritic Growth Investigated by in situ Light Microscopy During Electrodeposition and Dissolution of Lithium. J. Power Sources , 112 – 119;&/p&&p&[12] Sand, H. J. S. III. On the Concentration at the Electrodes in a Solution, with Special Reference to the Liberation of Hydrogen by Electrolysis of a Mixture of Copper Sulphate and Sulphuric Acid. Philos. Mag.
– 79;&/p&&p&[13] Akolkar, R. Modeling Dendrite Growth During Lithium Electrodeposition at subambient Temperature. J. Power Sources , 84 - 89.&/p&&hr&&h2&&b&To be continued......&/b&&/h2&
2 锂枝晶的成核位置沉积期间的锂成核位点是一个钻石级别的关键问题，它直接决定了枝晶分支们的生长方向。在探索枝晶生长的起源上，对其进行直接的观测不失为一种既能可视化又高效的方案。关于位置的问题有多重观点，包括了尖端诱导成核、根部诱导圣河以及多…
&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-6e2d093a16abf3f01c972f_b.jpg& data-rawwidth=&392& data-rawheight=&281& class=&content_image& width=&392&&&/figure&&p&之前一直在阅读这个相关研究的进展，在可以预见的将来，锂金属负极的热度会持续下去，直到下一个能量密度爆发的时间节点，but who knows how long it will be？&/p&&p&既然扒到锂金属了，那不妨就唠个十分钟的枝晶嗑吧。答主最近在《Chemical Reviews》上面看到一篇十分心水的综述：&b&&a href=&https://link.zhihu.com/?target=http%3A//pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.7b00115& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Toward Safe Lithium Metal Anode in Rechargeable Batteries: A Review&/a&&/b&&/p&&p&清华大学张强教授团队就这个专题洋洋洒洒动辄大几万字的引述，可见其呕心沥血，如此&b&庞杂的体系需要梳理有序自&/b&不必说，尽管有美国太平洋西北国家实验张继光教授这篇“&a href=&https://link.zhihu.com/?target=http%3A//pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/ee/c3ee40795k/unauth%23%21divAbstract& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Lithium metal anodes for rechargeable batteries&/a&”的珠玉在前，但难得的是前者文意中仍保有他们自己的洞见。我把其中关于锂枝晶的文段摘出进行翻译，所引文献部分被我舍去，因为我希望你们读完文字后去看原文，必要的话可以cite it in your paper。&/p&&hr&&p&前述：在可充电电池中的锂金属会反复地进行沉积与被剥离的行为，在不同的情景下，其成核过程亦会萌发于每一次的循环之中。在沉积锂阶段，原初成核位点在后续沉积行为中扮演了至关重要的角色。对于在初级成核阶段的沉积锂行为，业内就有累积了不少兼具理论推导与实验观测的相关模型进行论述。&/p&&h2&&b&1.1 表面成核与扩散模型&/b&&/h2&&p&在热力学上，锂金属可以轻易地长成枝晶态貌，不过与之相比，镁金属倒是更倾向于在电极表面形成无枝晶形貌。当然，可以非常确定的是，这两种金属在晶体结构上差异可以对理解锂枝晶的生长提供指导性的帮助。根据态密度泛函理论（DFT）的预测，因为Mg-Mg键合能过强，因而这种元素照比锂在高维与低维度的物相之间的自由能差量更高。这个论点表明，相比于锂元素，镁的沉积形态更偏向于形成高维度（比如三维空间以及二维平面）的结构而不是一维的晶须构架（&b&图1a&/b&）。在一份锂、钠与镁金属负极的对比研究之中，作者们观察到在镁电极表面的金属离子倾向于在临近区域沉积而不是富集于某一点形成枝晶。综上，在热力学上，引发锂金属负极上枝晶生长的两个关键因子是：较低的表面能以及更高的离子迁移能垒。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-b1e3cc1fcaec0604aeeff1_b.jpg& data-rawwidth=&1686& data-rawheight=&814& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1686& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-b1e3cc1fcaec0604aeeff1_r.jpg&&&/figure&&p&&b&图1&/b&. （a）高维相（ &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=%5Calpha& alt=&\alpha& eeimg=&1&& ）以及低维相（ &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=%5Cbeta& alt=&\beta& eeimg=&1&& ）的示意图；（b）表面能vs锂金属上可能的SEI成分的表面扩散能垒&/p&&p&对于均匀沉积的发生率来说，表现生成能与扩散壁垒是两个重要的指标。包括层状（LiOH），多价态（ &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=Li_%7B2%7DO& alt=&Li_{2}O& eeimg=&1&& 与&img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=Li_%7B2%7DCO_%7B3%7D& alt=&Li_{2}CO_{3}& eeimg=&1&& ）以及卤化物（LiF、LiCl、LiI、LiBr）等庞杂的多累复合物与材料都曾被纳入计算的范畴（&b&图1b&/b&）。例如，碳酸锂对锂离子来说具有更高的扩散壁垒以及更低的表面能，因此在SEI膜（固态电解质界面膜）中形成无枝晶形貌就不是一种自发的过程。锂的卤化物比碳酸锂具有相同或是更高的表面能，不过它们的表面扩散壁垒要比后者更低，这也意味着卤化锂更容易产生无枝晶形貌。透过电芯SEI膜的短路时长测试，可以推知上述不同类别的材料的实验有效寿命，进而将其与扩散能垒关联起来。数据表明，实验有效寿命与扩散能垒之间具有清晰的线性相关。符合阿伦尼乌斯行为的特征。这种扩散以及其表面能量的解释方法确实可以给锂离子电化学过程的理解以及输出抑制锂枝晶的有效方案提供一些新颖的思路。&/p&&h2&&b&1.2 异质成核模型&/b&&/h2&&p&在沉积的最初阶段，锂离子通常会获取电子并沉积在集流体上，这被认为是一种异相的成核行为。当然，这种初始的成核形貌会对最终锂的沉积模式产生决定性的影响。所以，毫无疑问地，对于异质成核的全面理解与精细调控是十分必要的。&/p&&p&Ely等人[1]通过数值模拟，对于异质成核过程进行了热力学与动力学上的深入探究。他们确定了五种机制，并清晰地阐述了复杂的异质成核行为：1）成核抑制机理；2）长期孵化机制；3）短期孵化机制；4）早期生长机制；5）后期生长机制（&b&图2&/b&）。在成核抑制机理中，晶胚在热力学上是不稳定的，因此会偏向于重溶解于电解液中。在长期孵化机制中，热力学上有利的晶胚会被保留下来并在经历部分来自电场与离子场的扰动之后，阶段性地逐步生长。当超过某个临界过电位之后，所谓的短期孵化机制就会促进一种晶胚的限定尺寸分布。最终，具备临界动力学尺寸的锂就会成核并伴随这过电位增加而快速生长。在早期以及下续的后期生长机制中，热力学以及动力学稳定的晶胚长到同样的终极尺寸。那么一旦锂的晶核达到稳定的发展状态，生长率就会维持常态直至形态达成。根据这些观点，锂枝晶的生长可以被以下方式大幅地抑制：1）锂金属电极粗糙表面的平滑化；2）在热力学上稳定的临界半径下设计负极的颗粒尺寸；3）在临界数值下限制沉积的过电位并在特定的孵化要求范围内控制循环的容量；4）改进电沉积锂的固有浸润能力。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-e56b70dea85c40abc4430736ede208a3_b.jpg& data-rawwidth=&1922& data-rawheight=&801& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1922& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-e56b70dea85c40abc4430736ede208a3_r.jpg&&&/figure&&p&&b&图2&/b&. （a）浸润在电解液中的一个球形帽状晶核在扁平基底上沉积的示意图；（b）在初级成核与锂枝晶生长阶段的行为机制&/p&&p&这里插一段表述：&/p&&p&&b&图2&/b&中，&b&θ是接触角&/b&，&b&r是曲率半径&/b&，&b&a是接触面的半径&/b&（&i&a &/i&= &i&r &/i&sin θ），&b&h&/b&是&b&电沉积物质的高度&/b&[ &i&h &/i&= &i&r&/i&(1- cos θ) ]，晶核&b&N的体积&/b&为 &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=S_%7BV%7Dr%5E%7B3%7D& alt=&S_{V}r^{3}& eeimg=&1&&&/p&&p&其中有&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-b145ba6d0622_b.jpg& data-rawwidth=&342& data-rawheight=&33& class=&content_image& width=&342&&&/figure&&p&晶核&b&N的表面积&/b&为 &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=S_%7BA%7Dr%5E%7B2%7D& alt=&S_{A}r^{2}& eeimg=&1&& ，而 &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=S_%7BA%7D%3D2%5Cpi%281-cos%5Ctheta%29& alt=&S_{A}=2\pi(1-cos\theta)& eeimg=&1&&&/p&&p&根据公式，&b&总的转化吉布斯自由能&/b&为：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-ea35333abfa1bfcd89eb9affa43e1a23_b.jpg& data-rawwidth=&623& data-rawheight=&71& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&623& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-ea35333abfa1bfcd89eb9affa43e1a23_r.jpg&&&/figure&&p&其中， &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=%5CDelta+G_%7Bf%7D& alt=&\Delta G_{f}& eeimg=&1&& 是&b&摩尔体积转化自由能&/b&， &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=%5Cgamma_%7BNE%7D& alt=&\gamma_{NE}& eeimg=&1&& 是&b&晶核N与电解质E间的界面自由能&/b&， &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=%5Cgamma_%7BSN%7D& alt=&\gamma_{SN}& eeimg=&1&& 是&b&基底S与晶核N间的界面自由能&/b&， &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=%5Cgamma_%7BSE%7D& alt=&\gamma_{SE}& eeimg=&1&& 是&b&基底S与电解质E间的界面自由能&/b&，另外，&i&z&/i&是沉积离子的&b&价态&/b&，F是&b&法拉第常数&/b&，Ω是&b&摩尔体积&/b&，η是&b&过电势。&/b&&/p&&p&引入&b&γ这个表面张力&/b&后，将粘附力忽略不计，可以简化总吉布斯自由能：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-690e55fa9ebc_b.jpg& data-rawwidth=&546& data-rawheight=&75& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&546& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-690e55fa9ebc_r.jpg&&&/figure&&p&这是一个对r（曲率半径）的函数，令 &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=d%5CDelta+G_%7BT%7D%2Fdr%3D0& alt=&d\Delta G_{T}/dr=0& eeimg=&1&&&/p&&p&于是可以得到形成稳定沉积物的&b&临界半径&/b&：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-624aa8aa4315bc6fbd74af8a52bf8ab3_b.jpg& data-rawwidth=&458& data-rawheight=&71& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&458& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-624aa8aa4315bc6fbd74af8a52bf8ab3_r.jpg&&&/figure&&p&把临界半径（式子3）带入总转化吉布斯自由能，可以得到形成异质沉积物的&b&临界吉布斯自由能&/b&：&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-977dec815d_b.jpg& data-rawwidth=&361& data-rawheight=&76& class=&content_image& width=&361&&&/figure&&p&其中， &img src=&https://www.zhihu.com/equation?tex=%5CDelta+G_%7B0%7D%3D16%5Cpi+%5Cgamma_%7BNE%7D%5E%7B3%7D%2F3%5CDelta+G_%7Bf%7D%5E%7B2%7