从手机到电动汽车，有些电池充电只需一小时，而有些电池则可能需要半天时间。
快速充电几乎随处可见。许多智能手机只需半小时左右就能从几乎没电充到50%以上，而一些电动汽车在快速充电后可以增加数百英里的续航里程。
但电池并非完美无缺；其容量会随着时间推移而衰减。鉴于快速充电能在更短时间内提供更多电量，那么快速充电是否会损害电池呢？
科学家表示答案是肯定的，但情况比你想象的要复杂。快速充电会加速某些类型的电池老化，但现代电池都设计有保护措施来尽量减少这种损害。
快速充电的工作原理是什么？
可充电锂离子电池是世界上最常见的电池类型，其工作原理是通过在阴极和阳极这两个电极之间移动锂离子。充电时，锂离子在电池内部循环并储存在阳极，直到电池再次使用。
快速充电和普通充电的主要区别在于离子移动的快速充电可以在一小时或更短的时间内充满电。
“常规充电采用较低的电流，使锂离子能够逐渐嵌入阳极的微小孔隙中，这样产生的热量很少，机械应力也最小，”中国西安交通大学化学工程与技术系副教授姜志远通过电子邮件告诉inoo。“快速充电则显著提高电流和功率，以缩短充电时间。”
并非所有电池都设计用于快速充电。江教授解释说，电池能否承受高速充电取决于其材料、内部结构和电池管理系统。快速充电电池通常使用特殊的电极材料或更薄的电极和电解液，使锂离子更容易移动。制造商也可能重新设计电池的内部结构，以降低电阻和发热量。
牛津大学电池研究员斯坦尼斯瓦夫·赞科夫斯基将这一过程比作城市中的交通。
“你可以把给电池充电想象成运送人们穿过道路、十字路口和建筑物，”赞科夫斯基告诉《生命科学》杂志。“快速充电的真正问题在于，如何在不造成交通拥堵的情况下高效地疏导所有这些车辆。”
快速充电会造成哪些类型的损害？
所有锂离子电池都会随着时间推移而容量下降，即使保养得当也不例外。但快速充电会加速导致电池老化的一些化学过程。
现象。在快速充电过程中，锂离子可能没有足够的时间在阳极内部充分沉积。相反，部分锂会以金属沉积物的形式聚集在电极表面。这些沉积物会减少可用于储能的锂量，从而降低电池容量。在极端情况下，锂会形成针?晶，这些枝晶会刺穿电池内部组件，造成安全隐患。
快速充电也会产生更多热量。热量是电池电阻的自然副产品。电池充电速度越快，产生的热量就越多。
“用小电流给小电池充电时，产生的热量也相对较小，”赞科夫斯基说。“所以，这并不是什么安全问题。但随着电池容量的增大，充电时的电流和产生的热量也会大幅增加。因此，我们无法像以前那样快速地给大容量电池充电，这主要是出于安全考虑。”
高温会加速化学反应，从而逐渐降解电池材料。在某些极端情况下，过热会导致电池膨胀、起火甚至爆炸——这一过程被称为热失控。
幸运的是，大多数现代智能手机、笔记本电脑和电动汽车都配备了先进的电池管理系统，可以在充电过程中监控电压、电流和温度。这就是为什么如果你把手机放在阳光下暴晒，可能会收到过热警告的原因。如果温度过高，这些系统会自动降低充电速度以保护电池。
延长电池寿命的最佳技巧
那么，快速充电时保护电池的最佳方法是什么？
赞科夫斯基和江都强调温度至关重要。最好避免在高温环境下充电，例如停放的汽车内或阳光直射处。极低的温度也可能有害，因为它会阻碍锂离子在电池中的移动。
“理想情况下，充电温度范围应该在20到25摄氏度（68到77华氏度）左右，”赞科夫斯基说。“这和人类感觉舒适的温度差不多，对吧？”
专家还建议避免让笔记本电脑等设备长时间插着电源，因为这会降低电池性能。江建议养成“浅充电、浅放电”的习惯。
“日常使用时，请将电池电量保持在20%到80%之间，”他说。“没有必要每次都充满电。”
从手机到电动汽车，有些电池充电只需一小时，而有些电池则可能需要半天时间。
快速充电几乎随处可见。许多智能手机只需半小时左右就能从几乎没电充到50%以上，而一些电动汽车在快速充电后可以增加数百英里的续航里程。
但电池并非完美无缺；其容量会随着时间推移而衰减。鉴于快速充电能在更短时间内提供更多电量，那么快速充电是否会损害电池呢？
科学家表示答案是肯定的，但情况比你想象的要复杂。快速充电会加速某些类型的电池老化，但现代电池都设计有保护措施来尽量减少这种损害。
快速充电的工作原理是什么？
可充电锂离子电池是世界上最常见的电池类型，其工作原理是通过在阴极和阳极这两个电极之间移动锂离子。充电时，锂离子在电池内部循环并储存在阳极，直到电池再次使用。
快速充电和普通充电的主要区别在于离子移动的快速充电可以在一小时或更短的时间内充满电。
“常规充电采用较低的电流，使锂离子能够逐渐嵌入阳极的微小孔隙中，这样产生的热量很少，机械应力也最小，”中国西安交通大学化学工程与技术系副教授姜志远通过电子邮件告诉inoo。“快速充电则显著提高电流和功率，以缩短充电时间。”
并非所有电池都设计用于快速充电。江教授解释说，电池能否承受高速充电取决于其材料、内部结构和电池管理系统。快速充电电池通常使用特殊的电极材料或更薄的电极和电解液，使锂离子更容易移动。制造商也可能重新设计电池的内部结构，以降低电阻和发热量。
牛津大学电池研究员斯坦尼斯瓦夫·赞科夫斯基将这一过程比作城市中的交通。
“你可以把给电池充电想象成运送人们穿过道路、十字路口和建筑物，”赞科夫斯基告诉《生命科学》杂志。“快速充电的真正问题在于，如何在不造成交通拥堵的情况下高效地疏导所有这些车辆。”
快速充电会造成哪些类型的损害？
所有锂离子电池都会随着时间推移而容量下降，即使保养得当也不例外。但快速充电会加速导致电池老化的一些化学过程。
现象。在快速充电过程中，锂离子可能没有足够的时间在阳极内部充分沉积。相反，部分锂会以金属沉积物的形式聚集在电极表面。这些沉积物会减少可用于储能的锂量，从而降低电池容量。在极端情况下，锂会形成针?晶，这些枝晶会刺穿电池内部组件，造成安全隐患。
快速充电也会产生更多热量。热量是电池电阻的自然副产品。电池充电速度越快，产生的热量就越多。
“用小电流给小电池充电时，产生的热量也相对较小，”赞科夫斯基说。“所以，这并不是什么安全问题。但随着电池容量的增大，充电时的电流和产生的热量也会大幅增加。因此，我们无法像以前那样快速地给大容量电池充电，这主要是出于安全考虑。”
高温会加速化学反应，从而逐渐降解电池材料。在某些极端情况下，过热会导致电池膨胀、起火甚至爆炸——这一过程被称为热失控。
幸运的是，大多数现代智能手机、笔记本电脑和电动汽车都配备了先进的电池管理系统，可以在充电过程中监控电压、电流和温度。这就是为什么如果你把手机放在阳光下暴晒，可能会收到过热警告的原因。如果温度过高，这些系统会自动降低充电速度以保护电池。
延长电池寿命的最佳技巧
那么，快速充电时保护电池的最佳方法是什么？
赞科夫斯基和江都强调温度至关重要。最好避免在高温环境下充电，例如停放的汽车内或阳光直射处。极低的温度也可能有害，因为它会阻碍锂离子在电池中的移动。
“理想情况下，充电温度范围应该在20到25摄氏度（68到77华氏度）左右，”赞科夫斯基说。“这和人类感觉舒适的温度差不多，对吧？”
专家还建议避免让笔记本电脑等设备长时间插着电源，因为这会降低电池性能。江建议养成“浅充电、浅放电”的习惯。
“日常使用时，请将电池电量保持在20%到80%之间，”他说。“没有必要每次都充满电。”
