汽车充电进入兆瓦时代需要多强的电池

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　　充电追平加油速度

　　最近汽车行业又卷到了新高度。

　　3 月中旬，先是比亚迪发布了一套新的电动汽车系统，号称新电池和充电系统可以达到5 分钟充电约400 公里续航——特斯拉的超级充电桩不过15 分钟续航275 公里，现在比亚迪充电速度都要追平油车加油了。

　　大功率超充是走充电模式的车企一直追求的目标，要知道电动汽车充电时间主要取决于充电功率，而充电功率又主要受电压和电流影响。

　　据比亚迪消息，兆瓦闪充技术的最大充电功率为1 兆瓦，电池最高充电倍率达10C，最大充电电流为1000 安。充放电倍率是衡量电池充放电速度的指标，指标越高，充电速度越快，几年前车企还在说“4C”“5C”，转眼就来到了10C。

　　当电车充电达到这个速度，那换电还有什么存在的必要？

　　不过要达成这个目标并不简单，大功率超充要求电池、车辆电压平台和充电桩整体匹配。如果电网、电池受不了的话，所谓的“兆瓦闪充”根本就是空中楼阁。

　　兆瓦闪充其实以前也有，但主要是用在重卡这种注重补能效率的生产工具上，乘用车有没有必要上兆瓦闪充其实也有争议。

　　特斯拉推出的第四代超充桩就专门提到：针对其电动重卡产品Semi 的充电功率可达1.2 兆瓦，而面向乘用车的最高充电功率为500 千瓦。

　　重卡更需要兆瓦闪充

　　国内来看，比亚迪推出乘用车“兆瓦闪充”之后没多久，华为就在中国电动汽车百人会论坛（2025）上宣布，将联合电池企业和车企推出针对电动重卡的兆瓦级充电产品，最大充电电流达到2400 安，最大功率为1.5 兆瓦，之后还要发布20 多款超充重卡车型。

　　业内一直有个共识，对于重卡来说，时间就是金钱，如果充电时间太长就没有推广的必要和基础。而当前新能源重卡发展速度之所以不及乘用车，补能问题就是瓶颈之一。

　　有业内人士提到， 电动重卡一般会搭载200-300 千瓦时的大容量电池组，远超乘用车的50-100 千瓦时，“电池包内热传递路径复杂，高倍率充电时如果没法及时散热，局部温度会超过60℃，电池负极会有锂枝晶产生，有可能发生热失控”。

　　考虑到安全问题，目前电动重卡的充电倍率一般只有1C 或2C。但是华为现在的方案已经可以实现350 千瓦时的重卡，充电只需要15 分钟；400 千瓦时电池车辆充电时间为20 分钟，这是一个很大胆的跨越。

　　这也说明，现在电池的耐受性能的确有了大幅度的提升。常规的磷酸铁锂电池也好，三元锂电池也罢，都不可能承受这么大的充电功率。

　　电池“遭难”

　　超充原理是让锂离子尽可能快地从电池正极移动嵌入负极，而锂离子移动速度越快，发热量越高，可能发生的副反应也越多。

　　总的来说，大电流或大电压，对动力电池的伤害本质上是热化学和机械效应的综合作用。这在锂离子嵌入负极的过程中尤为明显。

　　石墨是层级结构，层间隙虽然比锂离子大，但是位置总是有限的，不能无限制地嵌入。况且锂离子嵌入并没有那么简单。

　　当锂离子穿过电解液，它身上其实包裹了一层有机溶剂，这个时候它的直径会变得比石墨层间隙还大，所以锂离子要慢慢挤出这层溶剂外衣才行。

　　然后就是穿过负极表面的SEI 膜。SEI 其实是锂离子与电解液中的某些成分发生的副反应，能保证只有锂离子进入负极，但同时穿过SEI 膜相当于锂离子又要克服第二个能量障碍（能垒），且SEI 膜随着电池使用会越来越厚、越来越难穿越。

　　穿过SEI 膜还没完，锂离子跟石墨的碳原子发生一连串反应后，电子云会重新排布，最终等到锂离子都找到了自己的位置，电池才算充满了电。

　　如果充电电流过大，锂离子从正极快速迁移至负极，该嵌入负极的离子还没穿过SEI 膜，后面就来了新的锂离子，那么负极表面就会聚集大量锂离子。这些锂离子获得电子后会形成金属锂单质，这样不仅会消耗锂，还会导致电池容量衰减。同时，大电流还会导致快速嵌锂，石墨内部应力不均，就会产生微裂纹，这对负极的伤害也很大。

　　如果是大电压，同样会导致负极表面的SEI 膜变厚甚至破裂；当锂离子迁移速率滞后于电子转移速度时，会迫使部分锂离子滞留在电解液中，形成“死锂”，降低电池有效容量……

　　超强电池是六边形战士吗？

　　所以，电池厂商想要造出快充电池要从几方面下手：

　　一是要有高浓度且迁移性比较好的锂盐作为电解液，把更多的锂离子送到负极附近，比如现在的电解液新型材料：双氟磺酰亚胺锂盐(LiFS)。

　　二是要优化电解液的配方，既能让锂离子快速到达负极，又要控制SEI 膜的形成，还要更快地脱掉有机溶剂这层外衣，像挤龙眼核一样挤出锂离子，最好还不要费太大劲。

　　三是要优化负极性能，用各种各样的材料搭配，避免上述“死锂”的出现。

　　但哪有那么完美的电池呢？要造出匹配兆瓦级充电的电池，肯定会牺牲其他指标，比如电池寿命或能量密度，甚至安全性。

　　再者，实现快充是系统工作，无法通过单一环节完成，也要有大功率充电基础设施，这些成本也很高，还受到电网容量约束。最后乘用车能不能用上兆瓦闪充，一家车企并没有决定权。