超快充的“泼天流量”,动力电池企业“接住了”

车百智库 2024-04-30 17:08:13

除了车企掌门人变身“网红”带货,在近日开幕的北京国际汽车展览会(以下简称“北京车展”)上,超快充技术成为继智能驾驶之后又一“泼天流量”。

从搭载800V高压平台的理想Mega、华为享界S9、极狐阿尔法S5、星途星纪元ET、极氪MIX等新车亮相,到岚图“岚海动力系统”的发布,再到欣旺达闪充电池3.0、宁德时代神行PLUS电池等,都凸显了超快充作为新一代电动汽车的共同趋势。

超快充需求急剧上升,背后反映出新能源汽车亟待解决的”补能焦虑”问题。

当下,电动汽车平均充电时长普遍在1小时以上,无法满足用户快速补能的需要。麦肯锡的一份研究报告显示,充电的快捷便利性已经取代了购车成本、里程焦虑等,成为妨碍电动汽车广泛普及的头号问题。

为此,产业链的玩家们各显神通,祭出多种解决方案,包括蔚来的换电模式、特斯拉的大电流快充等。800V高压快充,则是被广泛采用的技术路线之一。

相较于400V充电电压,800V高压系统可提升充电功率,实现“充电十分钟,续航四百公里”。同时,相较高电流模式,高电压模式具有高效充电区间更大、充电功率天花板较高、技术难度更低等优势,成为现阶段超快充的主流路线。

事实上,超快充是一个“牵一发而动全身”的大工程,仅靠车企的单点突破并不现实,更需要整个技术集群的集体支撑,电池技术的升级更是关键一环。

超快充对动力电池提出了哪些要求?面对超快充车型加速普及的新趋势,动力电池行业又该如何接住这“泼天流量”?这些都是本文试图回答的问题。

混战超快充

2019年,保时捷Taycan在全球首次推出800V高电压电气架构,搭载800V直流快充系统并支持350kW大功率快充。随后,高压快充路线技术路线迅速得到车企青睐。

如今,从保时捷、现代、起亚等国际汽车巨头,到理想、小米、极氪、小鹏、智己、极狐、星途等国内汽车品牌,都发布了支持超快充的车型,意图在超快充技术领域领域抢滩登陆。

然而,要想实现“一秒一公里”的极致充电体验,电池-车-桩-网端上的每一个零部件都需要进化。高倍率超快充电池,是其中绕不过去的必选项。

兴业证券发布的研报《新能源汽车高压快充行业研究:下一个放量的电动智能新趋势》显示,新能源汽车充电有效功率为充电端功率和电池端充电功率中的较小值。

简而言之,除了通过搭载800V平台提升整车的充电端功率,动力电池也必须匹配起来,才能提升新能源汽车充电有效功率。可以说,超快充不仅拼车、拼充电桩,更拼电池。

具体来看,电池的充放电倍率以C作为单位,超快充电池的充电速率通常大于4C,可在充电15分钟后实现电池剩余电量达到80%,这就要求电池能够在短时间内承受大功率,具备快速吸收电能的能力(高功率密度)。

但硬币的另一面是,高功率密度对电池的稳定性、安全性、耐久性等都提出了新挑战。

在接受媒体采访时,欣旺达动力电芯产品总经理何轩博士表示,高倍率电池在充放电过程中会带来更加严重的产热效应,需要电池具备更好的热稳定性,防止热失控;同时,高倍率电池对电池耐久性的挑战也很大,需要对电池关键部位进行优化,减缓电池容量衰减等。

天风证券在一份研报中也表示,充电倍率的提升,依赖于包括电芯材料、电芯内部结构、模组设计方案、电池包设计方案CTP,以及电池管理系统 BMS等相关技术的不断突破。目前,主流动力电池包已能支持2C充电倍率,往上提升类似木桶效应,需持续突破技术短板。

“卷”向高倍率

尽管挑战十足,但对于动力电池行业来说,这是一块不能放弃的巨大蛋糕,也是产业重塑的新机会。2022年起,在技术迭代和车端需求的双重驱动下,动力电池向高倍率超快充“开卷”。

欣旺达、宁德时代、国轩高科、亿纬锂能、孚能科技、巨湾技研等动力电池企业推出一代代高功率快充产品,推动动力电池充放电倍率从1C-2C向4C-6C跨越。

2021年,欣旺达超快充技术产品——闪充电池SFC480在行业率先完成项目定点,并于1年后正式量产,搭载到小鹏G9车型上,成为首批量产交付批量装车的4C超充电池,饮下了超快充电池的“头啖汤”。

去年8月,宁德时代也不甘落后,发布采用磷酸铁锂材料并可实现大规模量产的4C超充电池——神行超充电池。一时间,“充电十分钟,神行800里”成为行业津津乐道的话题。

同年12月,作为主机厂的极氪也紧随其后,发布其全新研发的800V磷酸铁锂超快充电池——金砖电池,并针锋相对地提出了“金砖一刻行千里”的宣传语,个中意味可见一斑。

此外,蜂巢能源、亿纬锂能、孚能科技、巨湾技研、中创新航等均发布了高倍率电池方案,并沿着该技术路线持续更新迭代产品。

在刚刚开幕的北京车展上,这个趋势更加明显。

车展现场,欣旺达发布了全新闪充电池3.0,带来6C LFP欣星驰电池、6C NCM欣星耀电池。其新一代闪充电池充电峰值倍率达6C,10分钟可充电至80%SOC,实现补能500-600km。

值得一提的是,通过超快充长寿命负极技术、高热稳定性电芯材料技术(本征安全研究)、主被动安全设计、耐低温高能量LFP正极技术、低温超导电解液技术、全新3D液冷管理技术、高效率预锂化技术、耐候活性锂低消耗技术、高集成CTX系统技术等技术创新,全新闪充电池3.0兼顾了超快充、高安全、抗低温、特耐用、长续航五大特性,可覆盖全部BEV车型A-D级别。

何轩博士透露,6C LFP欣星驰电池是欣旺达首次发布磷酸铁锂6C闪充电池,突破LFP电芯能量密度天花板(最高450Wh/L),系统体积利用率超80%,二者叠加赋予其超越同类产品的超能续航。整包体积利用率提升了10%以上的高成组率系统和高能量密度电芯的双加成产生一个惊人的效果,欣星驰电池在整车端实现的续航表现能与市面上已有的三元超充电池媲美,处于行业领先水平。同时其低温性能出众,低温续航达成和补能效率优于同类产品,具备全地域全温域的高性能保持能力。

6C NMC欣星耀电池则重新定义了续航与充电速度的极限,书写“动力”美学。其可提供1000公里的续航能力,支持高达20C的放电倍率,峰值功率可达1000kW。这种高功率输出可以满足超跑车型的需求。闪充电池3.0也实现了全车型、全场景覆盖。

可以预见的是,超快充风口已来,并将为动力电池行业带来新一轮洗牌。

多方需共振

不少业内人士认为,从超快充电池量产,到800V车型加速普及,再到超充站布局的不断完善等,2024年或将成为超快充规模化放量之年。

在这个过程中,“电池-车-桩-电网”有时相互促进甚至互为条件。要想让“充电像加油一样方便”的新能源汽车补能体系变为现实,还需多端发力。

实际上,这样的转变,已经悄然发生。

4月24日,北京车展前夕,华为数字能源携手车企、充电运营商及产业伙伴成立“超充联盟”,已有11家首批车企加入,包括阿维塔、北汽、比亚迪、长城、广汽、理想、奇瑞、赛力斯、小鹏等。

通过“共建生态”的方式,“超充联盟”意图快速推进超级充电桩的部署,构筑高速充电网络和城市充电网络,消除电动汽车用户的充电焦虑。

而就在几天后的4月27日,电动汽车闪充联盟也于北京正式成立。据悉,电动汽车闪充联盟成员将通过闪充技术成果共享、前沿的品牌闪充站共建,推动大功率智能超快充技术快速落地;共同布局建设充电网络,实现资源共享等。值得关注的是,在联盟成立仪式上,中国电池工业协会、北京艾迪智联科技有限责任公司、欣旺达动力科技股份有限公司等上下游企业共同启动了《电动汽车闪充技术团体标准》的编写,这意味着,电动汽车闪充技术的规范化发展将迈入新阶段。

不难发现,无论是超充联盟,还是电动汽车闪充联盟,产业链各方都意识到,单打独斗并不可取。只有抱团取暖、协同发展,最终形成合力,才能真正让超快充成为新能源汽车普及的“加速器”。

结语

对于正处在深度变革期的动力电池行业来说,下游市场对产品的差异化需求,是行业玩家们重点突围的方向。超快充,无疑是诸多技术路线中不容忽视的“兵家必争之地”。

根据华为技术有限公司、中国电力企业联合会、中国电动汽车百人会等单位联合编制的《中国高压快充产业发展报告(2023-2025)》,800V架构的电动汽车销量在2023-2026年将从121万辆到达580万辆,3年实现3.8倍增长。2026年底,800V以上高压平台车型保有量将超1300万辆。

通过技术创新,抢先布局超快充,并快速完成产品卡位,或将成为动力电池企业的一条“破卷”之道

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