延长电池的使用寿命

锂离子充电是通过锂离子和电子在电极上的嵌入而发生的。试图将更多的能量推入锂离子，而不是它可以有效吸收的能量会造成过度供给的情况。金属锂在阳极上堆积，导致锂电镀形成树枝状晶体，从而危及安全并缩短电池寿命。当嵌入速度减慢时，在低温下为锂离子充电时也会出现相同的症状。电池是一种电化学装置，只能吸收一定量的能量。

具有大表面积的电池允许高负载电流和快速充电。由于比能量低，该电池用于电动工具，较少用于电动汽车。较常见的Energy Cell具有较高的比能量（容量），但其电流处理能力有限；它还需要比 Power Cell 更长的充电时间。EV 电池是一种混合动力电池，趋向于高容量和长距离的能量电池。充电接受由电池设计决定，锂离子有两种版本。

这是通过用钛酸锂纳米晶体代替常规锂离子的碳阳极来实现的，钛酸锂纳米晶体提供更大的表面积，允许电子快速进入和离开阳极。钛酸锂是个例外，它是一种可以快速充电的锂基电池。一些日本电动汽车使用钛酸锂，但电池系统价格昂贵且容量低于普通锂离子电池。

对它的 90kWh 电池进行增压可以将大约 90kW 的能量转储到电池中。为了实现快速充电和长续航，EV电池正在超大尺寸，Tesla S 85就是这样的例子。这代表一次 1C 的充电 C 率。随着电池充满，C-rate 下降到更舒适的 0.8C，然后进一步下降，避免与超快速充电相关的有害电池压力。

人们会问，“为什么超快速充电器只能将电池充电至 70% 和 80%？” 简单的答案是，充电接受能力在中等范围内最好；电池压力也降低了中档。

给电池充电时，电压会升高。这种行为类似于用橡皮筋举起重物，其中重量或电荷滞后。根据充电时间的不同，当达到 4.20V/cell 时，锂离子电池的充电量约为 70%，这是锂离子电池常见的电压阈值。在此阶段，电流开始逐渐减小，充电接受速度减慢。

超快速充电锂离子电池必须满足以下条件，以最大程度地减少压力并保持安全：

1. 电池的设计必须能够接受超快速充电。
2. 电池必须处于良好状态。老化会减慢充电接受速度。
3. 超快速充电仅适用于 70% 的充电状态 (SoC)；打顶充电需要更长的时间。
4. 所有电池必须具有低电阻且容量均衡。弱细胞比强细胞承受更多的压力。这进一步恶化了弱细胞的状况。
5. 在适中的温度下充电。低温减缓了锂离子的嵌入，导致能量供应过剩。未被吸收的能量转化为气体聚集、热量和锂电镀。一些大型电池包括加热和冷却系统以保护电池。

打个比方，高速列车在良好的轨道上以每小时 300 公里（188 英里/小时）的速度行驶。增加充电电流很简单——评估电池可以吸收多少能量则比较困难。强大的电机很容易制造，但最终决定速度的是轨道。同样，电池的状况决定了充电时间。

充电器还应适应温度并观察电池平衡。此外，推荐的超快充电器应具备三种设置：隔夜充电（0.5C）；快速充电 (0.8–1C) 和超快速充电（1C 以上）。这允许用户将超快​​速充电限制为仅在需要时和在合适的温度下进行。虽然这样的充电器可能还不存在，但在以非常规方式为电池充电时，应该掌握基本的电池知识和常识。设计精良的超快速充电器会评估电池状况，使充电电流与中止率相匹配。

据说峰值电压每降低 0.10V/电池，循环寿命就会翻倍。（请参阅如何延长锂基电池的使用寿命。）这就是为什么电动汽车在新的时候只能在 30% 到 80% 的 SoC 之间运行电池。随着电池老化，BMS 会加宽 SoC 带宽以维持所需的行驶里程。同样重要的是凉爽的温度和适度的充电率最好不要对锂离子电池充满电。

将 50 升（13 加仑）燃料泵入一个油箱，其热值为 600 千瓦时。填充速度很快。在这一运动中处于领先地位的是电动汽车 (EV) 行业，该行业力争实现类似于在加油站为车辆加满油的充电时间。相比之下，EV 电池只能存储 50-100kWh 的能量，而且充电需要很长时间。

给电动汽车充电总是比给油箱加满油要花更长的时间；电池将始终提供比化石燃料更少的单位重量能量。用于电动汽车的现代锂离子电池每公斤可产生高达 250Wh 的电量；来自化石燃料的能量为 13,000Wh/kg，高出 50 倍。电驱动的优点是能效高，动力清洁。这些都是改用电力推进的正当理由。

其一是每站高达 120kW 的昂贵供电，相当于五个家庭的电力需求。一个鲜为人知的缺点是超快速充电时对电池产生的压力。超快速充电是城际旅行的必需品，但它有两个缺点。

大多数电动汽车都可以使用三种充电系统进行充电。
1.是连接到 115VAC、15A（230VAC，在欧洲约为 6A）的普通家用插座的电源线组。单相连接产生约 1.5–3kW；充电时间为 7 至 30 小时，具体取决于电池大小。1 级满足电池不超过 12kWh 的电动自行车、踏板车、电动轮椅和 PHEV 的夜间充电要求。
2.是类似于家用烘干机的 230VAC、30A 双极连接器，可在 4 至 5 小时内为中型 EV 充电。这是最常见的 EV 充电站，产生约 7kW 的功率为 6.6kW 的车载 EV 充电器供电。
3.是提供 400–600VDC、高达 300A 的直流快速充电器。它绕过车载充电器，直接为电池供电。3 级充电器提供高达 120kW 的功率，可在大约 30 分钟内将锂离子电池充满至 80% 的充电状态。每个站的安装成本为 35,000 美元或更高。