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动力电池：争锋超充

时间:2023-09-01 08:13来源:电动汽车观察家 作者:周信
点击: 次
      宁德时代发布4C神行电池，再次发出强烈信号——动力电池的竞争热点从能量密度切换到充电速度。
 
      这是新近发生的变化——以往新能源汽车的发展历程，对高比能动力电池的追求一直是主旋律。
 
      1881年，古斯塔夫·特鲁维发明了第一辆电动汽车，比燃油车更早。电动汽车却在后续竞争中，被抛下近两百多年，核心原因就是电池能量密度低、续航太短。
古斯塔夫发明的第一辆电动车比第一辆燃油车早5年
 
      一直到2003年，特斯拉成立，大胆采用最新电池技术，研发大电量电池包。诸多车企、电池企业也一并努力，助推电池能量密度进入上升通道。续航里程逐渐提高，跨过消费者心理关口，新能源汽车才开始迎来快速发展。如今，在续航里程动辄达五六百公里，1000公里续航电动汽车也已经面世的情况下，解决充电速度、发展快充技术便成为行业共同发力点。
 
       也从前几年开始，包括宁德时代、欣旺达动力等电池厂开始纷纷加大对快充电池产品研发和产能投入的力度，车企如蔚来、小鹏等已经开始应用快充电池，并纷纷推出800V高压快充平台。
 
      可以预见的是，随着新能源汽车渗透率的普及，快充电池的需求还将继续提升，而具备快充技术和产品的电池企业，将获得巨大优势。
 
01
快充电池成潮流
 
      8月中旬，宁德时代发布神行超充电池，是全球首款磷酸铁锂4C超充电池——实现了“充电10分钟，续航400公里”的超快充速度，并达到700公里以上的续航里程。
欣旺达的全球首款量产“闪充电池”采用4C超级快充
 
      而在4个月前，欣旺达动力率先发布了全球首款量产 “闪充电池”，具有超快充、欣安全、抗低温、特耐用等特点，支持电动汽车轻松续航1000公里，10分钟充至80% SOC，让充电像加油一样快。
 
      除了欣旺达和宁德时代，众多电池企业也纷纷发布了各自的快充电池计划。
 
       同时，车企也迅速做出了反应，于去年9月份上市的小鹏G9已应用欣旺达动力超充电池1.0产品；阿维塔表示将首批搭载宁德时代神行超充电池；理想汽车表示首款纯电动将搭载5C麒麟电池；搭载超快充电池的合创V09将在年内上市。
 
      快充电池已然成为车企争相布局的焦点。华安证券预计，2025年快充类动力电池需求量约为350GWh，占国内动力电池装机量的59%，快充类动力电池加速渗透。
小鹏G9自研800V高压平台可以提供超充功能
 
       同时，为应对快充电池的快速发展，800V高电压平台车型及高压大功率超充网络正处于加速布局阶段。
 
      目前，比亚迪、极氪、东风岚图、广汽埃安、北汽极狐、长安、长城以及小鹏汽车、理想汽车、智己汽车等多家车企已相继发布800V平台架构或规划。
 
      上述华安证券预计，2025年主流车型将均会支持高压快充，到2026年，800V及以上高电压平台车型销量预计可达580万辆，占国内电动汽车比例达50%。
 
      可以说，快充已成为产业趋势和潮流，快充动力电池的爆发，也将全面开启新能源车的超充时代。
 
02
锂电池怎么样才能快充？
 
      那么，锂电池是如何实现快充，充电原理又是如何的呢？
 
      锂电池在充电时，正极释放锂离子，锂离子通过电解液穿过隔膜，嵌入负极。同时，从正极释放的电子也通过外电路达到负极，维持电化学的平衡。
 
      因此，要做到快速充电，必须做到锂离子能够迅速从磷酸铁锂的正极脱出，继而要迅速穿过电解液，再迅速嵌入到负极中。目前，各电池厂的快充技术路线基本上都是围绕这三点而提升的，但各自的具体解决方案又不尽相同。
      以宁德时代神行电池为例，其采用超电子网正极技术、纳米化的磷酸铁锂正极材料，降低了锂离子脱出阻力；对石墨表面进行改性，增加了锂离子嵌入通道并缩短嵌入距离；自研的超高导电解液配方和优化超薄SEI膜加速了锂离子达到负极的速度。
 
      而欣旺达动力自进入动力电池领域后，一度专注混动电池，也因此打下做快充电池的基础，因为混动车型用的电池较少，且需要电池能在短时间内承受大功率电流。这和纯电动快充电池的需求一样。欣旺达动力拥有快充专利布局38件，涉及电芯结构、材料、工艺及设备等各个方面。也因此，欣旺达动力是第一个发布量产4C动力电池的企业。
 
       在材料端，欣旺达动力自主设计的闪充硅材料技术，在石墨负极中加入硅材料活性因子，提升扩散系数，让锂离子整个行程的传输速度更快。
 
       电解液方面，其自主研发的新型硅基体系电解液技术，降低了电解液的粘度，增加了脱溶剂化能力，就像锂离子以前是戴着镣铐游泳，现在是一身轻松地游泳。
 
       同时，欣旺达动力采用了高解离锂盐提高了电解液电导率，加快液相传输，就像在自行车上装上了一个发动机；欣旺达动力这种电解液还与低阻抗添加剂联用，降低界面阻抗，加强界面离子传导，让锂离子从石子路上跑变成在沥青路上跑，阻力更小了。
 
       此外，欣旺达动力闪充电池，还采用其自主设计高安全中镍正极，提升锂离子的传输顺畅程度，兼顾安全、低成本。
 
       而在制造端，欣旺达动力拥有高精度的涂布和叠片技术，通过多腔体模头，单条幅独立供料，横向重量极差可改善20%左右。其自研面密度闭环逻辑，自动化水平较高，高精度叠片可达100% CT检测，保障0不良流出。
 
       目前，欣旺达动力已经量产供货的是超充电池1.0产品。随着上海车展新款闪充电池的发布后，明年，欣旺达动力还将推出闪充电池2.0，采用三元/石墨+硅负极体系，在保持快充速度的情况下，能量密度接近260wh/kg。
 
       除了方壳电池，欣旺达动力也提供大圆柱快充电池。2024、2025和2026三年，欣旺达动力将分别推出支持800公里、1000公里和1200公里续航的大圆柱产品，能量密度大幅提升，同样采用超快充方案。
 
03
为何要快充？
 
       目前，国内纯电动车的平均续航里程为493公里，从省城市中心到地级市，300公里辐射圈内基本实现全覆盖，出行里程焦虑大大减少。
 
       随着新能源汽车补贴政策的推出，价格更便宜的磷酸铁锂电池更受欢迎，且封装改进使磷酸铁锂得以触及的600-800 公里续航，已与燃油车相当。
 
       因此，车企对续航不再极度追求，而是主打一个“够用”，毕竟更大电池的成本最后还是由消费者承担。
快充已经成为一辆新能源汽车的竞争优势
 
       另外，随着人们对电动汽车信心的增长，也开始开电动汽车跨城乃至长途自驾游，短时间的补电需求增长。
 
       于是，在续航里程够用的情况下，充电慢成为消费者购买新能源汽车的痛点，也成为阻碍新能源汽车发展的难点。
 
       破解之道目前来看唯有换电和超充。其中，以特斯拉、小鹏为代表的车企，坚持快充路线，蔚来、上汽则是换电模式的代表。
 
       早期换电模式的兴起，主要还是因为充电慢，且电池能量密度不高导致续航不高，而换电能从根本上解决用户焦虑，5分钟换一块满电的电池基本上无限接近于燃油车加油的体验，这对于运营电动车辆来说比较友善，比如上汽荣威Ei5换电车型、北汽EU300换电版。北汽新能源、蔚来也针对私人用户推出了换电版本，但相对来说，个人用户的群体还是较小。
 
       此外，换电模式还存在两个难点，其重资产运营成本远大于建设充电站，盈利能力弱；换电模式的大规模普及，需要各车企开放换电底盘的接口，统一电池包形状或者是对第三方开放电池技术参数，但这无疑是各家的利益所在。
 
       因此，快充则成为新的希望。中国科学院欧阳明高院士曾在多个场合呼吁，解决充电的后顾之忧，需要更大功率的快充技术，超级快充是大势所趋。
 
       今年6月份，国务院办公厅发布《关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见》指出，要加快推进快速充换电、大功率充电、智能有序充电、无线充电、光储充协同控制等技术研究。
 
       各级政府也加快超充站的建设，郑州计划将自己打造成为“超充之城”，今年要建设5000个超充桩，深圳规划到2035年要建成2000座超充站。
理想汽车5C超充桩
 
       与此同时，各车企和充电桩企业也纷纷加速了超充站的建设。其中，蔚来虽然更热衷于布置换电站，不过超充方面也没有放弃，蔚来已经在全国范围内布局约232座换电站，以及169座超充站，而且数字也还在不断上升中。
 
       而坚持增程技术路线的理想企业也开始推出纯电车型，并加速超充站的建设，计划到2025年底建成超过3000座5C超级充电站，目前已建成并运营37座。
 
       今年3月份，小鹏汽车开始将S2超充站升级为S4超充站，计划到2025年建成约2000个S4超快充服务站点。
 
       在《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》中，换电和充电是并列的地位，换电模式前两年发展比较火，但从今年开始，随着超充技术的突破，快充补能的势头的更强劲。
 
       显然，快充将成为未来电动汽车市场的核心关键词，对于动力电池企业而言，没有快充，就没有未来。
 
(责任编辑：子蕊)
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