快速充電被認為是電動汽車在經濟上取得廣泛成功的關鍵要求。當前的鋰離子電池 (LIB) 具有高能量密度，可實現足夠的行駛里程，但與傳統車輛相比，充電時間要長得多。所應用的正極、負極和電解質材料的多種特性會影響電池的快速充電能力。

在此，以色列理工學院Yair Ein-Eli和德國吉森大學Jürgen Janek等人撰寫綜述從物理化學和材料的角度關注了阻礙當今LIB快速充電的問題。在這篇綜述中，作者詳細考慮了不同材料組合的物理化學基礎，將鋰在電極內的傳輸確定為快速充電的關鍵限速步驟。

鋰在活性材料中的擴散本身會減慢充電過程并導致高過電位。此外，多孔電極電解質相內鋰離子緩慢傳輸導致的濃差極化也限制了充電速率。兩種動力學效應都是在石墨負極上觀察到的鋰電鍍的原因。

圖1. 從材料到電池級別的與快充能力相關的參數概述

此外，作者從LIB內的電位和濃度分布得出的結論得到了對負極、正極和電解質材料（包括固態電池）的廣泛文獻調研的補充。作者分析了典型LIB材料的優缺點，從而為快速充電應用的材料和電極級別的最佳性能提出了建議。

最后，還簡要討論了電池器件級別的限制，在更高溫度下運行確實需要在電池級別上進行更復雜的設計，實現最佳散熱以減少退化并延長電池壽命。作者希望這篇評論將在這個關鍵領域引發新的令人興奮的研究，可能會導致未來電動汽車的廣泛應用。

圖2. 從材料到電池水平的快速充電能力的一般趨勢

Fast Charging of Lithium-Ion Batteries: A Review of Materials Aspects, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101126