Tesla Model S 於 2012 年推出時,若將其插入普通家庭插座,充滿電的時間超過 50 小時,所能行駛的距離最多僅為 300 英里。而最新的 Model S 則大有不同:根據公司的數據,該車在超級充電站可在 15 分鐘內增加最多 200 英里的續航。這樣的變化使得駕駛體驗大為改善。然而,即使如此,充電速度仍然無法保持快速。觀察電動車的廣告和技術規格表,通常會提到「10% 至 80%」、「0% 至 80%」,而幾乎不會提到「充滿電」。
前 80% 的充電速度較快,但過了這個界限,速度便會下降,最後的充電階段所需時間遠超乎預期。
電動車充電速度的變化影響駕駛體驗
那麼在充電至 80% 之後,電池會發生什麼呢?這與電動車的充電習慣無關,完全是因為電池本身的運作原理。充電電動車有三種方式:通過普通牆壁插座、家庭或公共充電站,或快速充電站。這三者的基本功能相同,都是將電子推向電池,電池內的鋰離子從一側(陰極)移動到另一側(陽極)。當車輛行駛時,這些離子又會迴流到陰極,從而提供電流。因此,「充電電池」實際上就是將離子推回陽極。
不同之處在於每種方式能推送的電力大小。牆壁插座提供的電流非常微弱,而家庭或公共充電站則提供數倍的電力。快速充電站通常提供 50kW 至 350kW 的電力,最新型號更高。
這樣一來,鋰離子便能更快地被推入電池中。第二個差異使得快速充電站更為高效。牆壁插座或充電柱只供應交流電,因此車輛自身的車載充電器必須將其轉換為直流電供電池使用,而這個小型轉換器限制了充電速度。快速充電站則在大型機櫃內進行轉換,能直接將直流電送至電池,車輛僅需告訴充電站它能接受多少電流。充電器會持續推送恆定的電流,直到電池達到其電壓限制,然後保持電壓並讓電流逐漸下降。
為何大約在 80% 時會發生這種情況?可以想像鋰離子就如同登上空巴士的乘客,一個接一個地進入,找到座位後坐下。快速充電器意味著每秒進入的乘客更多,但並不會增加座位數。早期這樣的充電效果良好,因為幾乎每個座位都是空的,每個人都能在靠近門的地方就座。但隨著巴士逐漸滿座,每個新乘客必須擠過過道,尋找最後一個空座,並等待前面的人移動。此時再推送更多乘客進入,進口就會出現擁堵。
電池的情況亦是如此。陽極主要由石墨構成,鋰離子須逐步進入,這是一個緩慢的過程。當陽極幾乎充滿時,鋰離子需要更長的時間才能安定下來。因此在約 80% 時,車輛會要求充電器減少電流,最後的充電階段所需時間遠超過前期。然而,鋰離子並非巴士上的乘客,強行充電會出現問題。若充電器強制將電流推入已經擁擠的陽極,鋰離子便會在表面聚集,無法順利進入。這樣會在石墨上形成一層薄薄的金屬鋰,稱為鋰沉積,這是部分不可逆的,電池將永久失去所需的鋰,並且金屬可能增長成尖刺,最終導致短路。
因此,車輛會主動減慢充電速度,以避免發生不良情況。
比亞迪新電池技術提升充電效率
比亞迪最近宣佈其新電池可以在九分鐘內充電至 97%。其解決方案是使巴士更容易通行,而不是強行推進乘客。第二代刀片電池於 2026 年 3 月推出,重建了石墨,使其顆粒直立,這樣鋰離子就能沿著更短、更直的路徑移動。此外,比亞迪還改變了鋰離子運行的液體,使其更容易移動,電池的另一側也使其能更快地離開。根據比亞迪的說法,這樣的結果是降低內阻和減少熱量,使電池能夠承受更多電流。
比亞迪表示,配合其 1,500kW 的閃充充電器,電池可以在五分鐘內從 10% 充至 70%,九分鐘內從 10% 充至 97%。雖然充電減慢的現象仍然存在,但開始時間更晚,結束時間更早。汽車製造商確實會故意減慢充電速度,但這僅僅是因為電池內部的物理特性所致。

