开电动车最怕什么？除了里程焦虑，大概就是充电焦虑了。排队等桩、充电慢、怕伤电池……这些都是车主的日常烦恼。为了更快更安全地充电，科学家们一直在努力，其中最关键的就是避免电池“析锂”——一种会缩短电池寿命甚至引发安全隐患的化学反应。

围绕以上问题，北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心等单位的孙丙香、马仕昌等研究者，在这一领域取得了新进展。他们不仅搞清楚了现有几种“防析锂”充电边界的异同，还提出了一种更容易在工程中应用的新型快速充电策略，为电动车充电优化提供了新思路。

表 新方法与其他充电方法的对比

锂离子电池在快充时，负极容易析出金属锂，这不仅损耗电池容量，还可能因锂枝晶生长刺穿隔膜，导致热失控。因此，任何快充方案都必须首先保证“不析锂”。以往研究中，科学家提出了三种不同的“析锂边界”来判断何时会析锂：一是基于电池电量状态的“电流边界”，二是基于电压与电流关系的“电压边界”，三是通过实时控制算法得出的“在线边界”。

但这三种方式到底有什么联系和区别？哪种更适合实际应用？此前并不明确。

研究人员首先建立了一套高精度电池模型，模拟析锂反应，并在不同温度下验证了其准确性。接着，他们用数学方法和控制算法分别获取了上述三种边界。结果发现，电流边界和电压边界其实可以相互推算，本质一致；而在线边界也能转化为前两种，但反过来不行。

图 电池测试实验平台

综合比较后，他们认为“电压边界”更直观、更容易应用到实际充电控制中，因为它只需要监测电压，无需估算电池电量，可靠性更高。

基于这一结论，研究者利用遗传算法，在电压边界内优化设计出一种“五阶段恒流充电法”。实验显示，相比传统2倍速恒流充电，新方法充电时间缩短了51.5%，充电容量仍达到96.1%，且全程抑制析锂。这种方法只需根据电池电压切换电流，不依赖复杂的电量计算，更易于在车载电池管理系统中实现。

不仅如此，他们还进一步提出了四种“五阶段恒流恒压”充电策略，通过在末尾加入恒压阶段，显著提升了最终充电容量，同时保持较快的充电速度。这为后续灵活设计充电曲线、平衡充电速度与电池健康提供了新方向。

这项研究不仅厘清了不同析锂边界之间的关系，也为工程实践提供了一条更简单可靠的快充路径。

本工作成果发表在2025年第6期《电工技术学报》，论文标题为“锂离子电池不析锂充电边界辨析及优化充电方法”。本课题得到国家自然科学基金的支持。