图片来源：网络充电过程：Li+在电场和浓度梯度的作用下，由正极迁移至负极。这中间，Li+从正极结构脱出，经过电解液，穿过隔膜，穿过负极表面SEI膜，嵌入负极结构中。快充型锂电池设计思路？加速Li+在正极到负极的迁移速率。
图片来源：网络1 材料选择正极材料：目前很多的磷酸铁锂和三元都能做到大倍率的放电，并且保持结构不被破坏。选取小粒径的材料，它可以缩短Li+的扩散距离，改善锂离子在电极材料中的嵌入和脱出动力学。选取表面包覆均匀的材料，它们可以有效的分离电解液和电极材料，保护电极，同时增强了材料的导电性，减小内阻和极化。负极材料：对于提高充电效率，主要的挑战在负极材料上。石墨是最为常见的负极材料之一，但是单一的石墨由于较小的层间距使得Li+的扩散速率较低，尤其是在进行大倍率充电时，石墨结构中由于来不及嵌入正极过来的Li+，导致它会在石墨表面沉积，形成大量的锂枝晶。可以在石墨表层包覆软硬碳，在石墨表面形成无定型的碳层，增加锂离子的扩散通道，提升倍率性能。电解液：溶剂化的Li+在电解液中的传输速度和在电解液-SEI界面处去溶剂化的活化能，以及Li+通过SEI的迁移速度都是决定锂电池快充性能的重要因素。因此电解液因具有高离子电导率，同时SEI膜必须结构稳定、薄且坚固，并且具有优异的离子电导率。隔膜：隔膜的质量对电池的界面结构和内阻有很大的影响。对于快充型锂电池选用隔膜时主要考察隔膜的厚度、孔隙率、透气率、浸润度、孔径、穿刺强度和热稳定性等指标。一般选择较薄和高孔隙率的隔膜，这样可以减小Li+从正极到负极的传输阻碍，减小极化。
集流体：目前锂离子电池通常采用铝箔和铜箔分别作为正负极的集流体，铝箔的厚度通常为10um、12um、14um，铜箔的厚度通常为6um、8um、10um。集流体的电阻率一定，集流体电阻与其厚度成反比，厚度越大，集流体电阻越小，电池欧姆阻抗更小，充放电极化更小，有利于锂电池快速充放电。（例如，美国斯坦福大学崔屹教授等人设计出了一种新颖的多孔集流体，用于实现电池的高能量密度和极快充电。Quadruple the rate capability of high-energy batteries through a porous current collector design）2 结构设计极耳设计（对于卷绕电池）：单极耳<多极耳<全极耳。全极耳设计使得电池在充电过程中电流的分布更均匀，可以减少极化，同时内阻更小，提高了电池的充放电倍率性能。全极耳设计将整个正/负极集流体变成极耳，电流传输和发热更均匀，所以散热性相对来说就会更好。极片工艺：卷绕<叠片，叠片工艺制造的电池具有更好的倍率性能，因为叠片工艺相当于多个极片并联起来，增加了电流通量，短时间内能够更快的完成大电流充放电。
图片来源:网络3 工艺设计电极导电剂比例：正、负极配方中通常会加入少量导电剂，在活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用，以降低电极的接触阻抗，加速电子移动，提高电极的电子电导率。适当增加导电剂的比例，能提高电池的倍率性能，但不能比例过高，会增加浆料团聚的可能性。面密度：面密度越小，电极越薄，Li+的扩散距离越短，减小了Li+的迁移路径，从而可以大大降低浓差极化。而减小面密度，必然会减少了电池包的能量密度。压实密度：在相同面密度下，不同压实设计同样会对锂电池功率性能和循环性能产生影响。压实密度越低，电极的孔隙率增大，Li+在活性材料中的扩散阻力变小，扩散速度更快，但压实密度过低，可能导致颗粒之间接触不良，电子导电性下降，电化学反应极化增加。因此，不同的体系需要做验证，确定最合理的压实密度。化成工艺：化成过程中，化成时间增加，SEI膜会越厚，Li+通过SEI膜的阻力变大，不利于快充锂电池的思路。因此化成需要稍微大一点的电流，并且短时间的化成工艺，形成较薄的SEI膜。
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