動力電池：爭鋒超充
時間:2023-09-01 08:13來源:電動汽車觀察家 作者:周信
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這是新近發生的變化——以往新能源汽車的發展歷程，對高比能動力電池的追求一直是主旋律。
1881年，古斯塔夫·特魯維發明了第一輛電動汽車，比燃油車更早。電動汽車卻在后續競爭中，被拋下近兩百多年，核心原因就是電池能量密度低、續航太短。
古斯塔夫發明的第一輛電動車比第一輛燃油車早5年
一直到2003年，特斯拉成立，大膽采用最新電池技術，研發大電量電池包。諸多車企、電池企業也一并努力，助推電池能量密度進入上升通道。續航里程逐漸提高，跨過消費者心理關口，新能源汽車才開始迎來快速發展。如今，在續航里程動輒達五六百公里，1000公里續航電動汽車也已經面世的情況下，解決充電速度、發展快充技術便成為行業共同發力點。
也從前幾年開始，包括寧德時代、欣旺達動力等電池廠開始紛紛加大對快充電池產品研發和產能投入的力度，車企如蔚來、小鵬等已經開始應用快充電池，并紛紛推出800V高壓快充平臺。
可以預見的是，隨著新能源汽車滲透率的普及，快充電池的需求還將繼續提升，而具備快充技術和產品的電池企業，將獲得巨大優勢。
01
快充電池成潮流
8月中旬，寧德時代發布神行超充電池，是全球首款磷酸鐵鋰4C超充電池——實現了“充電10分鐘，續航400公里”的超快充速度，并達到700公里以上的續航里程。
欣旺達的全球首款量產“閃充電池”采用4C超級快充
而在4個月前，欣旺達動力率先發布了全球首款量產 “閃充電池”，具有超快充、欣安全、抗低溫、特耐用等特點，支持電動汽車輕松續航1000公里，10分鐘充至80% SOC，讓充電像加油一樣快。
除了欣旺達和寧德時代，眾多電池企業也紛紛發布了各自的快充電池計劃。
同時，車企也迅速做出了反應，于去年9月份上市的小鵬G9已應用欣旺達動力超充電池1.0產品；阿維塔表示將首批搭載寧德時代神行超充電池；理想汽車表示首款純電動將搭載5C麒麟電池；搭載超快充電池的合創V09將在年內上市。
快充電池已然成為車企爭相布局的焦點。華安證券預計，2025年快充類動力電池需求量約為350GWh，占國內動力電池裝機量的59%，快充類動力電池加速滲透。
小鵬G9自研800V高壓平臺可以提供超充功能
同時，為應對快充電池的快速發展，800V高電壓平臺車型及高壓大功率超充網絡正處于加速布局階段。
目前，比亞迪、極氪、東風嵐圖、廣汽埃安、北汽極狐、長安、長城以及小鵬汽車、理想汽車、智己汽車等多家車企已相繼發布800V平臺架構或規劃。
上述華安證券預計，2025年主流車型將均會支持高壓快充，到2026年，800V及以上高電壓平臺車型銷量預計可達580萬輛，占國內電動汽車比例達50%。
可以說，快充已成為產業趨勢和潮流，快充動力電池的爆發，也將全面開啟新能源車的超充時代。
02
鋰電池怎么樣才能快充？
那么，鋰電池是如何實現快充，充電原理又是如何的呢？
鋰電池在充電時，正極釋放鋰離子，鋰離子通過電解液穿過隔膜，嵌入負極。同時，從正極釋放的電子也通過外電路達到負極，維持電化學的平衡。
因此，要做到快速充電，必須做到鋰離子能夠迅速從磷酸鐵鋰的正極脫出，繼而要迅速穿過電解液，再迅速嵌入到負極中。目前，各電池廠的快充技術路線基本上都是圍繞這三點而提升的，但各自的具體解決方案又不盡相同。
以寧德時代神行電池為例，其采用超電子網正極技術、納米化的磷酸鐵鋰正極材料，降低了鋰離子脫出阻力；對石墨表面進行改性，增加了鋰離子嵌入通道并縮短嵌入距離；自研的超高導電解液配方和優化超薄SEI膜加速了鋰離子達到負極的速度。
而欣旺達動力自進入動力電池領域后，一度專注混動電池，也因此打下做快充電池的基礎，因為混動車型用的電池較少，且需要電池能在短時間內承受大功率電流。這和純電動快充電池的需求一樣。欣旺達動力擁有快充專利布局38件，涉及電芯結構、材料、工藝及設備等各個方面。也因此，欣旺達動力是第一個發布量產4C動力電池的企業。
在材料端，欣旺達動力自主設計的閃充硅材料技術，在石墨負極中加入硅材料活性因子，提升擴散系數，讓鋰離子整個行程的傳輸速度更快。
電解液方面，其自主研發的新型硅基體系電解液技術，降低了電解液的粘度，增加了脫溶劑化能力，就像鋰離子以前是戴著鐐銬游泳，現在是一身輕松地游泳。
同時，欣旺達動力采用了高解離鋰鹽提高了電解液電導率，加快液相傳輸，就像在自行車上裝上了一個發動機；欣旺達動力這種電解液還與低阻抗添加劑聯用，降低界面阻抗，加強界面離子傳導，讓鋰離子從石子路上跑變成在瀝青路上跑，阻力更小了。
此外，欣旺達動力閃充電池，還采用其自主設計高安全中鎳正極，提升鋰離子的傳輸順暢程度，兼顧安全、低成本。
而在制造端，欣旺達動力擁有高精度的涂布和疊片技術，通過多腔體模頭，單條幅獨立供料，橫向重量極差可改善20%左右。其自研面密度閉環邏輯，自動化水平較高，高精度疊片可達100% CT檢測，保障0不良流出。
目前，欣旺達動力已經量產供貨的是超充電池1.0產品。隨著上海車展新款閃充電池的發布后，明年，欣旺達動力還將推出閃充電池2.0，采用三元/石墨+硅負極體系，在保持快充速度的情況下，能量密度接近260wh/kg。
除了方殼電池，欣旺達動力也提供大圓柱快充電池。2024、2025和2026三年，欣旺達動力將分別推出支持800公里、1000公里和1200公里續航的大圓柱產品，能量密度大幅提升，同樣采用超快充方案。
03
為何要快充？
目前，國內純電動車的平均續航里程為493公里，從省城市中心到地級市，300公里輻射圈內基本實現全覆蓋，出行里程焦慮大大減少。
隨著新能源汽車補貼政策的推出，價格更便宜的磷酸鐵鋰電池更受歡迎，且封裝改進使磷酸鐵鋰得以觸及的600-800 公里續航，已與燃油車相當。
因此，車企對續航不再極度追求，而是主打一個“夠用”，畢竟更大電池的成本最后還是由消費者承擔。
快充已經成為一輛新能源汽車的競爭優勢
另外，隨著人們對電動汽車信心的增長，也開始開電動汽車跨城乃至長途自駕游，短時間的補電需求增長。
于是，在續航里程夠用的情況下，充電慢成為消費者購買新能源汽車的痛點，也成為阻礙新能源汽車發展的難點。
破解之道目前來看唯有換電和超充。其中，以特斯拉、小鵬為代表的車企，堅持快充路線，蔚來、上汽則是換電模式的代表。
早期換電模式的興起，主要還是因為充電慢，且電池能量密度不高導致續航不高，而換電能從根本上解決用戶焦慮，5分鐘換一塊滿電的電池基本上無限接近于燃油車加油的體驗，這對于運營電動車輛來說比較友善，比如上汽榮威Ei5換電車型、北汽EU300換電版。北汽新能源、蔚來也針對私人用戶推出了換電版本，但相對來說，個人用戶的群體還是較小。
此外，換電模式還存在兩個難點，其重資產運營成本遠大于建設充電站，盈利能力弱；換電模式的大規模普及，需要各車企開放換電底盤的接口，統一電池包形狀或者是對第三方開放電池技術參數，但這無疑是各家的利益所在。
因此，快充則成為新的希望。中國科學院歐陽明高院士曾在多個場合呼吁，解決充電的后顧之憂，需要更大功率的快充技術，超級快充是大勢所趨。
今年6月份，國務院辦公廳發布《關于進一步構建高質量充電基礎設施體系的指導意見》指出，要加快推進快速充換電、大功率充電、智能有序充電、無線充電、光儲充協同控制等技術研究。
各級政府也加快超充站的建設，鄭州計劃將自己打造成為“超充之城”，今年要建設5000個超充樁，深圳規劃到2035年要建成2000座超充站。
理想汽車5C超充樁
與此同時，各車企和充電樁企業也紛紛加速了超充站的建設。其中，蔚來雖然更熱衷于布置換電站，不過超充方面也沒有放棄，蔚來已經在全國范圍內布局約232座換電站，以及169座超充站，而且數字也還在不斷上升中。
而堅持增程技術路線的理想企業也開始推出純電車型，并加速超充站的建設，計劃到2025年底建成超過3000座5C超級充電站，目前已建成并運營37座。
今年3月份，小鵬汽車開始將S2超充站升級為S4超充站，計劃到2025年建成約2000個S4超快充服務站點。
在《新能源汽車產業發展規劃（2021—2035年）》中，換電和充電是并列的地位，換電模式前兩年發展比較火，但從今年開始，隨著超充技術的突破，快充補能的勢頭的更強勁。
顯然，快充將成為未來電動汽車市場的核心關鍵詞，對于動力電池企業而言，沒有快充，就沒有未來。
(責任編輯：子蕊)
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動力電池
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