[电池完全征服](37)电动车进入充电速度战…可是C倍率到底是什么？

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中国电芯企业CATL在今年4月举行的北京车展期间宣布，已开发出电动汽车电池“神行Plus（Shenxing Plus）”，充电10分钟可行驶370英里（约600公里）。这相当于每秒可补充1公里续航里程的速度。

CATL强调，“神行Plus”是全球首款支持4C快充的磷酸铁锂电池，单次充电最大续航可达620英里（约1000公里）。外媒评价称，尽管这是依据较欧洲或美国更为宽松的中国轻型汽车行驶工况（China light-duty vehicle test cycle，CLTC）标准得出的结果，但仍是显著的技术进步。

中国电池企业CATL发布新产品的现场。图片由CATL提供

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韩国电池电芯企业也正投入充电技术争夺战。其判断是，充电时间是加快电动汽车普及的核心因素。此前，电动汽车消费者最重视的续航里程问题，随着能量密度提升已在一定程度上得到缓解，价格近期也大幅下降。此后，充电时间正成为电动汽车亟待解决的议题。

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电池企业预计，若能将电动汽车充电速度缩短至与传统燃油车加油时间相近的水平，消费者对于充电时间的不满将在一定程度上得到缓解。燃油车加油通常需约5分钟。

韩国电池企业首先将把电动汽车充电时间缩短至9至10分钟以内作为短期目标。

三星SDI计划到2026年开发出充电9分钟即可行驶600公里的电池。在此情况下，充电5分钟可获得300公里续航。该公司认为，由于99%以上的驾驶者日均驾驶里程不超过300公里，若达到这一充电速度，用户将不会感到电动汽车存在明显不便。

SK On正在准备量产SF Plus（+）电池。这款电池将从10%充至80%的时间由原来的18分钟缩短至15分钟。SK On计划在2030年前推出充电10分钟可行驶600公里、充电5分钟可行驶300公里的电池。该公司表示，已掌握可将快充时间缩短至7分钟的专利技术。

SK On在InterBattery 2024上展出的SF+电池。照片由记者Kang Heejong提供

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LG新能源计划面向主流电动汽车市场生产可在20至30分钟内充至80%的电池，并面向高端市场推出可将充电时间缩短至10至20分钟的电池。

各家公司为缩短充电速度而采用了多种技术，但共同点是使用硅负极材料。锂离子电池的充电过程，是原本位于正极的锂离子向负极移动的过程。与现有负极材料相比，硅负极材料的理论储能容量高达10倍。应用硅负极材料后，锂离子的储存空间扩大，因此可实现更快充电。

但硅负极材料在充放电时膨胀效应严重，难以在负极中大量添加。如何解决这一问题仍是课题。目前采用的是在石墨中混合约5%硅负极材料的方式，旨在提高这一比例的研发正在积极推进。LG新能源于2019年在韩国率先实现硅负极材料量产，并将其应用于保时捷电动汽车“泰坎”。<关于硅负极材料，请参阅《电池完全解析》第11期>

业内还在尝试缩短充电时锂离子的移动路径，同时降低材料内部电阻，以提高锂离子移动速度。SK On说明称，公司在独有的双层结构中配置高容量硅和低电阻石墨，以缩短锂离子移动距离并提升移动速度。三星SDI表示，通过应用可缩短电极内锂离子移动路径的材料，并使粘结剂均匀分布，实现了高速充电。

三星SDI在上个月举行的EVS37活动上展示的9分钟超高速充电和20年长寿命电池技术介绍。照片由记者姜熙宗提供

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在不影响能量密度的同时缩短充电时间也是关键。通常认为，快充会导致能量密度下降。在能量密度与高速充电之间实现平衡并缩短充电时间，同样是核心技术能力。

即使电池支持高速充电，充电时间也可能因电动汽车种类和充电基础设施而有所不同。现代汽车推出的电动汽车采用800伏充电系统，可实现350千瓦充电。公寓等居住区通常安装慢充设备，高速公路充电站则配备快充设备。

影响电动汽车充电时间的因素之一是电池容量。如同燃油车油箱容量越大，加油时间越长，电池容量越大，充电时间也越长。

智能手机的电池容量通常以毫安时（mAh）表示，电动汽车则以千瓦时（kWh）表示。两者都是表示电池容量的单位，但应用方式略有不同。

安培（A）是表示电流量的基本单位。1安培表示1库仑的电荷量，即6.25×10的18次方个电子，在1秒内通过。安培时（Ah）是1安培电流在1小时内通过的电量。安培以法国物理学家André Ampère的名字命名。

电压（V）是电能的势能。人们常将电比作从瀑布落下的水，电压可理解为瀑布的高度，电流则可理解为瀑布的宽度。

瓦特（W）是功率的基本单位。1瓦表示1秒内产生或消耗的功率，1瓦时表示1小时内产生或消耗的电量。瓦特与电流和电压成正比，如同瀑布越宽、越高，落下的水就越多。

电量（Wh）可通过电流（Ah）乘以电压（V）得出。在电学公式中，P（功率）=V（电压）×I（电流）。例如，一块容量为5000毫安时（mAh）、电压为3.85伏的智能手机电池，其电量为19.25瓦时。

充电时间取决于充电器可提供多少功率，将电池容量除以充电器功率，即可大致估算充电时间。

假设使用45瓦快充充电器，为前述容量5000毫安时、电压3.85伏的智能手机充电。将19.25瓦时除以45瓦，可得出约需0.42小时（约25分钟）的充电时间。

不过，这只是简单计算结果，实际所需时间可能更长。电量与充电时间并非完全成正比，越接近后段，充电曲线越趋于平缓。这是因为设备制造商为确保安全，会在电量超过80%后控制充电速度，使其缓慢充至100%。

这一规律同样适用于电动汽车。例如，若使用7千瓦慢充设备为搭载70千瓦时电池的电动汽车充电，约需10小时。若使用100千瓦快充设备，则需0.7小时（42分钟）。这同样是简单计算的结果，实际情况会因电池种类和汽车制造商的设计而异。

现代 IONIQ 5 车型目录。图片来源=现代汽车官网提供

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近期，电动汽车企业正推出将电池系统电压提升至800伏、以提高充电速度的技术。包括特斯拉在内的大多数电动汽车电池系统均采用400伏配置，充电系统也据此设计。相比之下，现代汽车、保时捷等部分整车企业推出了将电池系统提升至800伏、并将充电器输出提高至350千瓦的充电系统。

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最新款IONIQ 5搭载84千瓦时电池，若使用350千瓦级快充设备充电，按简单计算需0.24小时（约14分钟）。实际充电时间会略长一些。该车型目录说明，使用350千瓦快充设备时，可在18分钟内将电量从10%充至80%。

谈及电池充电速度时，常会出现C倍率这一概念。C倍率是电流倍率（Current-rate）的简称，指电池的充放电倍率。其单位使用代表容量（Capacity）的“C”。

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C倍率通过充放电电流（A）除以电池容量（Ah）计算，标准值为1C。若一块容量1000毫安时的电池C倍率为1C，意味着以1000毫安电流为该电池充电1小时。

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了解C倍率即可大致推算电池充电时间。若标注为可进行2C充电的电池，意味着完全充满需要0.5小时（30分钟）。此前CATL表示，神行Plus的C倍率为4C，即可在0.25小时（15分钟）内完成充电。10C电池则可在0.1小时（6分钟）内充满。

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