中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：“充電5分鐘，續(xù)航超200公里?！苯?，上汽通用汽車宣布攜手寧德時(shí)代推出行業(yè)首個(gè)6C超快充磷酸鐵鋰電池，計(jì)劃明年起在新升級(jí)的奧特能準(zhǔn)900V高壓電池架構(gòu)上投入使用，將超快充技術(shù)“卷”向新高度。
從4C到5C，再到6C，作為緩解電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航焦慮的重要手段，超快充路線近年來頗受市場(chǎng)追捧。而得益于技術(shù)的快速迭代和行業(yè)降本的大力推進(jìn)，超快充車型加速面市。
車端超充平臺(tái)雖已成形，但受制于基礎(chǔ)設(shè)施配套不足，目前新能源汽車超充效果很難完全發(fā)揮。在多數(shù)受訪人士看來，未來超快充技術(shù)大規(guī)模落地，還有賴于超充網(wǎng)絡(luò)的完善與超充生態(tài)圈的構(gòu)建。
超快充競(jìng)技賽打響
作為拉動(dòng)新能源汽車高效補(bǔ)能的“牛鼻子”，超快充技術(shù)讓“充電像加油一樣快”從理想走向現(xiàn)實(shí)。
據(jù)了解，電池充電倍率對(duì)應(yīng)充電速度，用C表示。一般來說，C數(shù)值越大，充電效率越高，充滿用時(shí)越少。理論上來說，1C表示1個(gè)小時(shí)可將電池充滿，2C表示1/2小時(shí)將電池充滿，以此類推。近年來，頭部電池廠密集推出4C、5C，甚至6C電池，將充電時(shí)長(zhǎng)壓縮至十幾分鐘甚至更短，超充時(shí)代加速開啟。
2022年，“動(dòng)力電池一哥”寧德時(shí)代發(fā)布4C麒麟電池；2023年，峰值5C快充的麒麟電池與理想汽車合作實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，同年公司發(fā)布神行電池，將4C超充技術(shù)帶入磷酸鐵鋰電池領(lǐng)域；今年4月，神行PLUS電池面世，進(jìn)入“1秒1公里”的超級(jí)補(bǔ)能時(shí)代；伴隨著本次與上汽通用官宣推出6C超快充磷酸鐵鋰電池，公司超快充技術(shù)再上臺(tái)階。
二線電池廠在超快充領(lǐng)域的布局也明顯加快。今年以來，億緯鋰能發(fā)布大圓柱新品Omnicell全能電池，產(chǎn)品具備6C快充能力，可實(shí)現(xiàn)充電5分鐘續(xù)航300公里；國(guó)軒高科5C超級(jí)快充電池——G刻電池發(fā)布，可實(shí)現(xiàn)充電9.8分鐘補(bǔ)能80%，并支持磷酸鐵鋰、磷酸鐵錳鋰和三元等多種體系；欣旺達(dá)向市場(chǎng)呈現(xiàn)了閃充電池3.0——6C LFP欣星馳電池及6C NCM欣星耀電池；蜂巢能源則在年內(nèi)發(fā)布了基于磷酸鐵鋰體系的短刀5C超充電池，另一款三元6C超充電池也同步亮相。
“當(dāng)前，發(fā)展超快充已經(jīng)是業(yè)內(nèi)共識(shí)。”國(guó)軒高科電池研究院三元分院副院長(zhǎng)汪亞軍表示，長(zhǎng)期以來，增大電池電量和提升充電效率，是解決新能源汽車?yán)m(xù)航焦慮的兩大主要途徑。目前，動(dòng)力電池容量標(biāo)配已經(jīng)達(dá)到一定水平，補(bǔ)能速度成為產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)發(fā)力的重點(diǎn)方向。
從裝車情況來看，超快充電池市場(chǎng)認(rèn)可度較高，落地也頗為迅速。
目前，麒麟電池已搭載于極氪009、小米SU7 Max、理想純電車MEGA等車型；神行電池已在小米SU7 Pro、奇瑞星紀(jì)元ET、極氪001、阿維塔07等車型實(shí)現(xiàn)裝車。寧德時(shí)代表示，神行電池和麒麟電池今年開始大規(guī)模放量，全年來看，二者在公司動(dòng)力電池出貨中占比將達(dá)三到四成。
其他電池廠方面，國(guó)軒高科G刻電池在今年5月發(fā)布即量產(chǎn)，蜂巢能源短刀5C超充電池預(yù)計(jì)將于今年12月實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)?！澳壳拔覀冋投嗉铱蛻魷贤ê献鞒浞桨福贿^具體細(xì)節(jié)不方便透露?！狈涑材茉聪嚓P(guān)負(fù)責(zé)人表示。
性價(jià)比大躍進(jìn)
多數(shù)業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，超快充無論在技術(shù)層面、成本層面，還是市場(chǎng)層面，都已具備了大規(guī)模商業(yè)化落地的條件。
“超快充涉及面較廣，不僅需要對(duì)電池材料進(jìn)行創(chuàng)新升級(jí)以支持超充，還需要對(duì)大電流充電下的熱量進(jìn)行有效控制和管理?！蓖魜嗆姳硎?。
從工作原理看，電池充電過程的本質(zhì)是鋰離子從正極往負(fù)極遷移的過程，在快充模式下，鋰離子瞬時(shí)脫嵌并遷移嵌入負(fù)極，這就要求負(fù)極具備極高的嵌鋰能力，否則可能出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生鋰枝晶，導(dǎo)致電池壽命下降甚至出現(xiàn)短路情況。
汪亞軍告訴記者，對(duì)石墨進(jìn)行改性，特別是采用多層涂布技術(shù)，使其形成多梯度、多孔隙的結(jié)構(gòu)，是提升負(fù)極材料離子傳輸速率的主流手段。
在正極材料方面，多數(shù)電池廠采用的方案是提升壓實(shí)密度，在保證電池能量密度的前提下，縮短鋰離子在正極材料中的遷移路徑，減少電池內(nèi)阻，從而加快充電速度。
除此之外，使用低黏度溶劑電解液，引入隔膜有機(jī)涂覆技術(shù)，也是提升充電倍率和安全性的有效方法。
在電池?zé)峁芾眍I(lǐng)域，液冷技術(shù)已在動(dòng)力電池中廣為應(yīng)用?！澳壳笆蹆r(jià)10萬元以上的車基本上都采用了液冷技術(shù)，在超充電池上一般會(huì)對(duì)液冷板設(shè)計(jì)進(jìn)行改良，增大散熱面積，提升冷卻效果?！蓖魜嗆姳硎尽?
不同電池形狀的散熱要求也不同。蜂巢能源相關(guān)負(fù)責(zé)人認(rèn)為，短刀電池在散熱方面更有優(yōu)勢(shì)，配合大面水冷布局，熱管理優(yōu)于VDA方形電池和圓柱。
值得一提的是，在2023年以前，超快充電池絕大多數(shù)為造價(jià)較高的三元電池，一度被視為高端車型標(biāo)志。而在寧德時(shí)代推出神行電池后，成本較低的磷酸鐵鋰電池也被賦予了超充性能，大幅降低了超快充技術(shù)的應(yīng)用門檻。
寧德時(shí)代曾表示，神行電池相較于傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池成本幾乎沒有增加，價(jià)格不會(huì)有大的變化，基本加量不加價(jià)，希望成為大眾消費(fèi)者用得起、用得好的電池。
“據(jù)我們測(cè)算，在目前的材料體系和技術(shù)水平下，超快充電池與普通2C電池相比，成本僅高出不到10%?！蔽髂系貐^(qū)一位資深鋰電人士表示。
不過，電池端成本優(yōu)化只是超快充技術(shù)普及的其中一環(huán)，配套的電氣系統(tǒng)升級(jí)降本壓力仍存。
證券時(shí)報(bào)·e公司記者關(guān)注到，與當(dāng)前市場(chǎng)主流的400V平臺(tái)不同，超快充動(dòng)力電池系統(tǒng)大多匹配了800V高壓平臺(tái)?！翱s短充電時(shí)長(zhǎng)意味著增大充電功率，而功率=電壓*電流，即通過提升電壓或電流均可以增大功率。相比于大電流，高電壓方案可減少發(fā)熱量，且具備減重、省空間等優(yōu)勢(shì)，更受市場(chǎng)推崇。”蜂巢能源相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。
為匹配高壓平臺(tái)，車企需要對(duì)電氣架構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，同時(shí)相關(guān)功率半導(dǎo)體器件需由硅基的IGBT迭代為造價(jià)更高的SiC碳化硅。據(jù)國(guó)泰君安證券研報(bào)測(cè)算，400V平臺(tái)升級(jí)為800V高壓平臺(tái)或?qū)⒑嫌?jì)增加整車成本超4000元。
短期的成本壓力并沒有阻礙技術(shù)的發(fā)展。從各家車企官宣的情況來看，800V高壓快充已經(jīng)由高端車型向下滲透，普遍來到30萬元以內(nèi)車型，而在規(guī)?；?yīng)推動(dòng)下，高壓快充降本空間將進(jìn)一步打開。
超充網(wǎng)絡(luò)亟待完善
伴隨著超快充車型的陸續(xù)問世，超充樁匹配不足的問題開始暴露，成為高效補(bǔ)能體驗(yàn)落地的瓶頸。
從充電模式來看，市面上有慢充、快充、超充三種，慢充以家用交流充電樁為主，快充及超充服務(wù)主要由公共充電站提供。根據(jù)《電動(dòng)汽車公共充電站運(yùn)營(yíng)管理服務(wù)導(dǎo)則》，快充充電功率為30kW至180kW，超充及超快充充電功率分別達(dá)180kW至360kW、360kW以上。超快充車型只有匹配超充樁甚至更高功率的超快充樁，才能達(dá)到充電最大峰值功率，實(shí)現(xiàn)極速充電。
“目前公共充電樁功率絕大多數(shù)都在180kW以下，支持普通快充，充電時(shí)長(zhǎng)約在半小時(shí)至1小時(shí)，但無法支持超快充。”華東地區(qū)一位充電站運(yùn)營(yíng)人士告訴記者，第三方運(yùn)營(yíng)的超充站多為示范站，還未大范圍鋪開。
根據(jù)華為中國(guó)高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告，如果按照現(xiàn)有車樁比測(cè)算，要滿足1300萬臺(tái)高壓快充需求，2023年—2026年還需要增加98萬臺(tái)1000V高壓直流充電樁。
在采訪中，記者了解到，超充樁滲透率不高，主要是由于投資成本過大。“據(jù)大致測(cè)算，超充站投資成本約為普通快充站的3倍?！鼻笆鲞\(yùn)營(yíng)人士告訴記者，當(dāng)前充電站市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)趨于白熱化，且商業(yè)模式較為單一，主要以賺取電費(fèi)差價(jià)和服務(wù)費(fèi)為主，在業(yè)內(nèi)瘋狂“卷”價(jià)格的背景下，運(yùn)營(yíng)方對(duì)投資高成本的超充站動(dòng)力不足。
與此同時(shí)，大功率超快充的瞬時(shí)高功率可能會(huì)對(duì)電網(wǎng)電力分配帶來一定沖擊，目前主流的做法是在充電站中增設(shè)儲(chǔ)能電站，以平衡負(fù)荷?！霸鲈O(shè)儲(chǔ)能電站會(huì)帶來額外投入，對(duì)管理調(diào)度的要求也更高，對(duì)于多數(shù)運(yùn)營(yíng)方來說，投入產(chǎn)出比并不高。”前述運(yùn)營(yíng)人士表示，部分運(yùn)營(yíng)方嘗試引入虛擬電廠、微電網(wǎng)等新的技術(shù)模式，未來或許能成為充電站新的盈利點(diǎn)。
有觀點(diǎn)認(rèn)為，在預(yù)期超充體驗(yàn)得不到充分滿足的情況下，消費(fèi)者對(duì)超充車型的熱情或會(huì)有所減弱，進(jìn)而對(duì)終端銷售形成抑制。為增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，車企親自下場(chǎng)建設(shè)超充樁漸成趨勢(shì)。
極氪汽車提出“千站萬樁”目標(biāo)，即2024年布局超1000座超快充站，2026年底預(yù)計(jì)超快充樁保有量達(dá)10000根。截至今年9月底，極氪汽車自建充電站覆蓋全國(guó)156城達(dá)1275站，極充（800V超快充）達(dá)608站3113樁。
理想汽車計(jì)劃在2024年底上線超級(jí)充電站2000座以上。截至2024年10月13日，全國(guó)已有907座理想超充站、4346根理想充電樁，覆蓋30個(gè)省份、173個(gè)城市。
今年7月，小鵬汽車第1000座自營(yíng)超充站投入使用；9月，小鵬新一代S5超快充站正式在上海、天津、鄭州、武漢四個(gè)城市落地，峰值充電功率可達(dá)800kW，充電速度1秒超過1公里。
前述運(yùn)營(yíng)人士表示，市場(chǎng)發(fā)展初期，車企自建超充樁更多的是一項(xiàng)增值服務(wù)，或可在一定程度上拉動(dòng)車型銷售，但未來超快充普及絕不能各自為陣，需要政府進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，并引入更多的第三方參與進(jìn)來，形成科學(xué)規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的超快充網(wǎng)絡(luò)，與慢充、快充、換電形成良性互動(dòng)，構(gòu)建智能產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)圈。
目前，產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)已具備雛形。今年4月，華為攜手車企、充電運(yùn)營(yíng)商及產(chǎn)業(yè)伙伴成立“超充聯(lián)盟”，首批進(jìn)入聯(lián)盟的車企包括阿維塔、北汽、比亞迪、長(zhǎng)城、廣汽、合眾、江淮、理想、奇瑞、賽力斯、小鵬等11家。按照計(jì)劃，到2024年底，華為將聯(lián)合客戶、產(chǎn)業(yè)伙伴在全國(guó)部署超10萬個(gè)600kW全液冷超級(jí)快充樁。
