隨著新能源行業(yè)的快速發(fā)展，新能源汽車保有量也正呈高速增長態(tài)勢。
數(shù)據(jù)顯示，截至2020年年底，國內(nèi)新能源汽車保有量已達(dá)492萬輛，相比2019年增加111萬輛，同比增長29.18%，而結(jié)合歷史數(shù)據(jù)看，新能源汽車增量已連續(xù)3年跨過100萬輛增長“大關(guān)”。
值得注意的是，與新能源汽車保有量一起增長的，還有消費者的補能焦慮。
其實單看目前新能源汽車充電樁的供應(yīng)，其增長速度并不慢。數(shù)據(jù)顯示，從去年4月份到今年3月，國內(nèi)公共充電樁正以月均約2.57萬臺的速度快速增長，截至2021年3月，國內(nèi)公共類充電樁已達(dá)85.1萬臺。
但與公共充電設(shè)備快速增長形成反差的是，過去幾年新能源汽車的補能速度并沒有很大提升，新能源汽車用戶產(chǎn)生補能焦慮在所難免，而這也引起了產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的重視，并開始紛紛在新能源汽車快充領(lǐng)域出手。
目前來看，快充功能正日漸成為新能源中高端車型的標(biāo)配，快充技術(shù)也正成為動力電池制造商新一輪的競爭焦點，動力電池快充儼然成了新能源行業(yè)的一種全新“潮流”。但事實上，動力電池快充由于涉及到電池單體（電芯）、電池系統(tǒng)(Pack)、充電樁、電網(wǎng)端等多環(huán)節(jié)的整體升級和協(xié)同，其真正實現(xiàn)全面推廣或許還有很長的一段路要走。
當(dāng)然，一旦動力電池快充時代真正到來，新能源行業(yè)勢必將迎來劇變；而有遠(yuǎn)見并做出提前布局的產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)也將脫穎而出。
電池端實現(xiàn)快充不簡單
動力電池快充，直觀的理解就是應(yīng)用更大的充電功率提升電池補能速度。由于太大的電流要求電池集流體載流能力更強（這要求電池具有更粗的母線），與電池包輕量化的趨勢相悖，提升充電電壓就成為更可行的方案（功率=電流*電壓）。
從目前新能源產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)公布的電池快充方案看，充電電壓從400v提高到800v似乎正成為趨勢，而這也意味著參與企業(yè)需要研發(fā)出與更高電壓相適應(yīng)的電池包技術(shù)，同時電池系統(tǒng)/整車的高壓絕緣防護(hù)等級相應(yīng)也需要提高。
與此同時，快充技術(shù)對電池包的要求也體現(xiàn)在要“拿捏”好“兩難”的熱管理問題：
一方面，必須嚴(yán)格管控因充電電流大，導(dǎo)致熱量產(chǎn)生量加大——溫度升高——加劇電芯老化/產(chǎn)生安全隱患的負(fù)面連鎖反應(yīng)。另一方面，由于電芯材料的快充能力與低溫環(huán)境“格格不入”（溫度太低時，最大允許通過的快充電流值也相應(yīng)變低），熱管理系統(tǒng)還必須“允許”把即將進(jìn)行快充電池的溫度適當(dāng)提高。比如，特斯拉公司通過車載軟件判斷出旗下車輛正在導(dǎo)航前往充電站時，電池預(yù)處理方案就會啟動，對車輛電池進(jìn)行預(yù)熱處理，從而實現(xiàn)更快的充電速度。
而從電芯層面來看，想實現(xiàn)更高功率的電池快充，就需要加快鋰離子的遷移速率和反應(yīng)嵌入數(shù)量，目前來看，業(yè)內(nèi)企業(yè)正通過電池材料工藝方面的創(chuàng)新進(jìn)行技術(shù)突破。
比如在正極材料方面，研發(fā)技術(shù)有蜂巢能源采用的前驅(qū)體定向生長精準(zhǔn)控制技術(shù)；在負(fù)極材料方面，有領(lǐng)湃新能源采用的圍觀打磨技術(shù)、蜂巢能源推出的表面改性技術(shù)等。
值得注意的是，盡管每一部分材料快充性能的提升都有助于減少電池充電時間，但最終電池整體快充能力的上限，則取決于材料快充性能的最短板。
另外，需要注意的是，由于電池快充要求鋰離子遷移的正負(fù)極表面積盡可能大，但電極本身會受到尺寸限制（尺寸不受限制，能量密度就會降低），因此高功率快充跟電池的高能量密度存在一定的“矛盾”關(guān)系。
此外，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)在分頭突破材料快充性能的同時，也面臨不少棘手的安全風(fēng)險：除了上述“左右為難”的熱管理挑戰(zhàn)外，最為致命的就是析鋰現(xiàn)象。
事實上，不少業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，動力電池在快充條件下，尤其是充電末期，如何解決析鋰現(xiàn)象急劇增加的問題，是目前最具挑戰(zhàn)性的問題之一：析鋰現(xiàn)象，輕則影響電池的循環(huán)壽命（減少有活性的鋰離子數(shù)量），重則極大增加安全隱患（容易刺穿隔膜，導(dǎo)致電芯內(nèi)短路）。
也就是說，在目前動力電池快充技術(shù)條件下，動力電池想狼吞虎咽“吃個半飽”相對容易（業(yè)內(nèi)通常以80%為分界線），但想要快速“滿血復(fù)活”（充電達(dá)到100%），面臨的安全風(fēng)險則會急劇增加，技術(shù)難度也直線上升。
不難發(fā)現(xiàn)，快充技術(shù)對于電池制造商來說挑戰(zhàn)著實不?。翰粌H要在電池包層面，適應(yīng)更高電壓，提升熱管理系統(tǒng)性能，還要在電芯層面，不觸碰安全紅線的情況下，處理好電池能量密度與快充性能的“矛盾”。
目前業(yè)內(nèi)主流的判斷是，要實現(xiàn)動力電池充電速度與能量密度、安全、使用壽命間關(guān)系的最終平衡，電池企業(yè)還有很長的一段路要走。
快充挑戰(zhàn)的背后存巨大商機(jī)
除了電池端需要進(jìn)行技術(shù)突破和創(chuàng)新外，電網(wǎng)端、快充樁的建設(shè)也會讓動力電池快充的全面推廣遇到不少阻力。
比如隨著高功率快充樁的普及，電網(wǎng)端勢必需要提高瞬間供電能力，同時也要考慮電力負(fù)載問題。比如，一個城市安裝了功率為300kW的充電樁100根，那這些快充設(shè)備同時使用時的總功率就將達(dá)到3萬kW，這對當(dāng)?shù)氐碾娏€纜和負(fù)荷的要求相當(dāng)高。
另外，大功率的快充樁想進(jìn)入城市商圈、交通樞紐等還有“歷史原因”的阻力：過去很多停車場或建筑在設(shè)計時沒有考慮足夠的供電富余量，安裝大功率充電樁很可能將產(chǎn)生供電不足的問題，而變壓器增容費用很高。與此同時，由于城市的線纜多數(shù)為暗線（安裝于地下），改建和擴(kuò)容也是一筆不小的費用。以上這些，都讓快充樁的建設(shè)成為一場名副其實的“燒錢游戲”。
當(dāng)然，反過來看，克服了重重困難，敢于搶先布局快充樁的車企，在未來新能源汽車市場中也將具有更強的競爭優(yōu)勢。像小鵬汽車快充站，因為是專屬超充站，小鵬汽車車主甚至不用掃碼，系統(tǒng)就可以通過車牌識別，直接進(jìn)行車輛充電。同時，由于品牌匹配的充電樁能夠提供更穩(wěn)定的充電功率，充電速度也將更快。特斯拉250KW的V3超充站，目前可實現(xiàn)充電10分鐘旗下車輛續(xù)航就能超過200KM，堪比燃油車加油的體驗。
與此同時，敢于在快充領(lǐng)域迎難而上的動力電池企業(yè)也將共享快充帶來的巨大商機(jī)。
“快充技術(shù)的全面普及，將有助于新能源汽車在補能速度上趕超傳統(tǒng)燃油車。同時，新能源汽車或許就不需要背負(fù)那么多又大又重的電池，其成本也將相對下降，新能源汽車的普及勢必將進(jìn)一步加速?！睒I(yè)內(nèi)人士指出，未來具有高性能快充電池技術(shù)的動力電池企業(yè)勢必會更受到消費者的信賴，疊加新能源汽車市場“蛋糕”總體變大的背景，其電池裝機(jī)量無疑將進(jìn)一步攀升。
事實上，不少動力電池企業(yè)已經(jīng)洞察到了這點：
4月30日，億緯鋰能發(fā)布公告稱，公司與StoreDot簽訂了《電動汽車戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，希望就電動汽車電池進(jìn)行合作，以測試和制造極快充電電池產(chǎn)品。據(jù)悉，StoreDot是一家成立于2012年的以色列公司，擁有高效的電池充電解決方案，在快速充電電池技術(shù)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。
同時，包括寧德時代、蜂巢能源、領(lǐng)湃新能源等均在加碼動力電池快充領(lǐng)域并取得了相應(yīng)的進(jìn)展。如蜂巢能源4月19日公布的其第二代4C快充方案:電芯容量165Ah，能量密度大于260Wh/kg，快充10分鐘可實現(xiàn)20-80%SOC，預(yù)計2023年Q2量產(chǎn)；而寧德時代則更進(jìn)一步，快充電池已落地，可實現(xiàn)15分鐘充滿80%SOC。
此外，不少機(jī)構(gòu)也在用資金“押注”快充技術(shù)領(lǐng)先的動力電池企業(yè)。
5月6日，孚能科技獲得了美國先進(jìn)電池聯(lián)盟410萬美元（約2665萬元人民幣）的技術(shù)開發(fā)合約資金支持。據(jù)悉，該資金將用于電動汽車的低成本快充電池技術(shù)項目。
目前來看，快充趨勢不可阻擋是業(yè)內(nèi)的共識。歐陽明高的判斷是：從全產(chǎn)業(yè)鏈角度觀察，主要高壓零部件將在2021年年底基本實現(xiàn)量產(chǎn)。未來隨著動力電池企業(yè)快充技術(shù)的成熟，快充配套車型的量產(chǎn)也將逐漸臨近。屆時，新能源行業(yè)勢必將迎來劇變。
