中國儲能網(wǎng)訊：“8分鐘充電80%”“充電五分鐘，續(xù)航300公里”……
動力電池充電倍率正不斷“卷”向新高度。從2022年3C電池上車，到2023年4C、5C推出，如今，6C超快充電池競速賽也已打響。今年以來，以億緯鋰能、欣旺達、蜂巢能源等為代表的動力電池廠商紛紛發(fā)布6C超充電池新品。知情人士透露，寧德時代、比亞迪等龍頭企業(yè)也即將發(fā)布6C超快充動力電池新品。
“電池快充涉及復雜的材料體系和工藝。為了實現(xiàn)6C快充，既要在電芯層面‘扛得住’，又要在系統(tǒng)層面做好有效防護；不斷創(chuàng)新材料體系的同時，在壓實、面密度、內(nèi)阻等方面做好平衡。待快充市場發(fā)展成熟后，不僅是6C，相信7C和8C也有可能實現(xiàn)并推廣。”中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會秘書長王澤深告訴《中國電子報》記者。
“6C”競速賽打響
“C”指動力電池充電倍率，理論上來講，動力電池支持充電倍率即可以在幾分之一小時內(nèi)充滿電。而在實際充電過程中，一般以峰值倍率為標準，即充電過程中最大峰值倍率達到“幾C”即可被稱作超充。由此而言，6C電池技術(shù)，可以讓動力電池在短短10分鐘內(nèi)充電至80%，實現(xiàn)補能500~600公里，因此在今天6C也是超快充的“代名詞”。
近年來，隨著動力電池技術(shù)的不斷突破，現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池能量密度逐漸接近“天花板”，動力電池快充技術(shù)迭代飛速，成為行業(yè)發(fā)展新方向。各大動力電池廠商競相推出或即將發(fā)布超充、快充電池解決方案。
今年4月，在北京車展上，欣旺達發(fā)布兩款快充新品，采用先進快充技術(shù)和高能量密度材料，超快充長壽命負極創(chuàng)新技術(shù)，充電峰值倍率達6C；隨后6月，億緯鋰能發(fā)布大圓柱電池新產(chǎn)品Omnicell全能電池，具備6C快充能力，可實現(xiàn)電動汽車“充電5分鐘續(xù)航300公里”；緊接著7月，蜂巢能源發(fā)布兩款超充電池新品，其中一款基于三元體系的6C超充電池，可做到充電5分鐘，續(xù)航500~600km。
由廣汽集團孵化的巨灣技研在快充技術(shù)方面則更進一步，早在2022年，就推出6C版三元鋰電池，并率先在搭載廣汽AION V Plus 70極速快充版，實現(xiàn)7.5分鐘內(nèi)將電池電量從0%充至80%，創(chuàng)造了當時“電動汽車最快充電技術(shù)”的紀錄，并成為目前全球唯一可規(guī)模量產(chǎn)的6C倍率的汽車動力電池。去年，巨灣技研推出鳳凰電池，號稱可實現(xiàn)最高8C的極速充電，0-80%充電僅需6分鐘。
此外，業(yè)內(nèi)人士也向《中國電子報》記者透露，寧德時代、比亞迪等龍頭企業(yè)也即將發(fā)布6C超快充動力電池新品。中創(chuàng)新航曾表示，將在2024年第四季度量產(chǎn)支持6C充電倍率的46系大圓柱電池。長城汽車的6C倍率超快充電芯，目前也已進入驗證階段。
業(yè)內(nèi)專家紛紛表示，6C電池的出現(xiàn)，意味著電動汽車充電速度迎來新突破，在緩解消費者補能焦慮的同時，進一步拉動電池行業(yè)發(fā)展。
“從成本和性能的平衡來看，當超充發(fā)展到10分鐘以內(nèi)，在能量密度、成本、充電時間等方面較為兼顧，足夠滿足絕大多數(shù)消費者的需求。待快充市場發(fā)展成熟后，不僅是6C，相信7C和8C也有可能實現(xiàn)并推廣。”王澤深指出。
欣旺達品牌營銷總經(jīng)理鄭露蓉告訴《中國電子報》記者，當前，補能焦慮仍是限制消費者購買純電動汽車的主要因素之一。只有市面上有更多標配超充電池的新能源車，充電行業(yè)才能良性發(fā)展，也將反哺新能源車銷售。
如何實現(xiàn)6C？
向6C快充挺進，離不開領(lǐng)先技術(shù)的支持?！半姵乜斐渖婕皬碗s的材料體系和工藝。為了實現(xiàn)6C快充，既要在電芯層面‘扛得住’，又要在系統(tǒng)層面做好有效防護；不斷創(chuàng)新材料體系的同時，在壓實、面密度、內(nèi)阻等方面做好平衡?！蓖鯘缮顝娬{(diào)。
首先，在材料端，可繼續(xù)開發(fā)新型正負極材料，如高容量、高壓實、高電壓的正極材料和快速鋰離子傳輸?shù)呢摌O材料；搭配使用低粘度溶劑電解液、快充石墨及粘結(jié)劑、正極顆粒納米化、超薄涂布設(shè)計等，以支撐更高倍率的充電。
當前，業(yè)界有觀點認為，為了讓動力電池在追求快充的同時，兼顧更加全面的性能，可以將基礎(chǔ)的磷酸鐵鋰材料和三元材料進行“混搭”使用。
對此，王澤深分析指出，單從材料角度看，三元材料的導電性能優(yōu)于磷酸鐵鋰材料，容量發(fā)揮也優(yōu)于磷酸鐵鋰材料，更容易實現(xiàn)6C倍率；而磷酸鐵鋰的主要優(yōu)勢則在于成本和安全。若是將磷酸鐵鋰與三元混搭，的確能改善高倍率電池部分安全性能，并且降低成本，但同時也會犧牲一定的能量密度。
“磷酸鐵鋰材料的主要優(yōu)勢在于不易發(fā)生熱失控，這對于高倍率充電尤為重要，可以減少快充時的安全風險以及實現(xiàn)成本低。”蜂巢能源技術(shù)中心副主任高飛進一步解釋稱，蜂巢能源目前已經(jīng)完成“兩者摻混”體系的創(chuàng)新，研究數(shù)據(jù)顯示，三元和磷酸鐵鋰材料不同比例的摻混會表現(xiàn)出不同的脫嵌鋰離順序，從而表現(xiàn)出不同的充放電能力以及循環(huán)性能。
其次，電池充電倍率越高，產(chǎn)熱越多，因此快充電池需要更強大的冷卻系統(tǒng)來抑制溫度，保證安全性。
“實現(xiàn)6C快充后，電池溫度基本都會超過50℃、甚至60℃，電芯熱失控的風險更高。”高飛介紹說。
為應對6C充電帶來的散熱挑戰(zhàn)，在電芯設(shè)計上，可進行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，在提升電芯體積利用率的同時，減輕固有結(jié)構(gòu)件的重量；在模組層面，可使用大面液冷技術(shù)等；在系統(tǒng)層面，則可以考慮提升電壓平臺，降低電芯容量；并加強熱管理散熱設(shè)計，以多面冷卻（大面、大面+底面等）提升系統(tǒng)換熱效率。
值得一提的是，寧德時代的麒麟電池架構(gòu)，核心便是大面積水冷技術(shù)，不同于平鋪在電芯底部的液冷系統(tǒng)，麒麟架構(gòu)是將液冷板置于電芯之間，這樣更大面積的散熱保證了電池包的性能。蜂巢能源則通過定向優(yōu)化電芯結(jié)構(gòu)、提升結(jié)構(gòu)導熱散熱能力，緩解快充倍率增加帶來的電芯升溫挑戰(zhàn)。相較于行業(yè)平均水平，其結(jié)構(gòu)溫升可降低近10℃。此外，蜂巢能源還在系統(tǒng)層引入環(huán)繞式熱管理設(shè)計，并配合納米高分子相變材料，不僅散熱面積提升400%，均溫性也提升50%，實現(xiàn)電芯高效冷卻。
超充網(wǎng)絡(luò)亟待完善
從理想MEGE、問界M9，到極氪007、小米SU7……超快充已成為如今新車發(fā)布的標配。不過，要想推動超快充加速落地，光有充電倍率更高的電池還不夠，還需要高功率充電樁的配合。
據(jù)了解，目前，市面上存在慢充、快充和超充三種充電樁，業(yè)內(nèi)通常將功率120KW以上的直流充電樁稱為“超充樁”。
在王澤深看來，缺乏大功率超級充電樁配套，是目前6C技術(shù)落地推廣面臨的最大挑戰(zhàn)?！澳壳?，市場超充樁的建設(shè)成本是幾倍于慢充樁，用戶使用超充樁價格也高于慢充樁。因此，要想普遍推廣6C技術(shù)，超充充電成本也需要降低。這需要政府部門（國家及省市層面）對超充電池—車—充電樁產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，給予一定政策引導和支持?！蓖鯘缮钫f。
近年來，全國多地出臺相關(guān)政策，競相建設(shè)超充站。深圳計劃到2025年，建設(shè)超充站 300 座，“超充／加油”數(shù)量比在國內(nèi)率先達到 1:1；2030 年，超充站將增至 1000 座，完成超充骨干網(wǎng)建設(shè)，超充比加油更方便；重慶提出到2025年，建成超充站2000座、超充樁4000個的目標。截至目前，重慶建成以及在建的超充站約500座，超充樁大約800個，數(shù)量規(guī)模均居全國前列。
有專家指出，更快的充電速度對電網(wǎng)負荷具有很高的要求，一座城市大規(guī)模建設(shè)“超充”不僅對電網(wǎng)提出很高的要求，也需要協(xié)調(diào)城市發(fā)展的其他各方力量，做好各方在用電方面的平衡，才能讓“超充”既方便車主，又不影響城市其他方面的正常運轉(zhuǎn)。
重慶市經(jīng)濟信息委黨組書記、主任王志杰提出，要打造全國一流的便捷超充城市，不僅要打造“超充+快充+便充”的充電生態(tài)，打造“制造+研發(fā)+服務(wù)”的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，更要打造“樁端+車端+電網(wǎng)端”的智能生態(tài)，要加大對大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)的支持力度，加快推進重慶數(shù)字捷充平臺上線運營，實現(xiàn)全市超充站數(shù)字化管理，引導全市公共充電站、樁全量接入，建成使用便捷、能力強大的充電服務(wù)平臺。
“充電網(wǎng)絡(luò)是重要的新型基礎(chǔ)設(shè)施，要兼顧社會效益與經(jīng)濟效益。在超充、6C 的競逐發(fā)展中，充電速度的加快不僅要兼顧社會效益與經(jīng)濟效益，還要兼顧電池與整車技術(shù)發(fā)展，這是一項系統(tǒng)工程，只有各方同頻，才能在平衡中同步推進，讓超充快速落地?！比A為數(shù)字能源總裁侯金龍表示。
