文|能鏈研究院
“充電5分鐘，續(xù)航200公里”、“充電1秒跑1公里“......最近，只要關(guān)注新能源汽車、充電樁行業(yè)的，幾乎都會被這樣的字眼“刷屏”。
今年十一國慶期間，廣西高速欽州西服務(wù)區(qū)超級充電站上線運營，該充電站配套了2個600kW功率的超充槍，10個支持360kW功率充電的快充槍，為國慶駛上高速的電車車主提供超快充服務(wù)，避免了長時間排隊等待。場站運維人員提供的數(shù)據(jù)顯示，每臺充電樁平均每天可充240輛車，這個數(shù)據(jù)幾乎是普通快充的10倍以上。
相比市面上普遍在60-120kW的直流充電樁，功率高達(dá)350kW-600kW的液冷超充樁，正成為充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的新熱點，既大幅提升了充電速度，又顯著緩解了電動汽車車主的充電焦慮。另一廂，800V-1000V的高壓快充技術(shù)也正在車端、電池端快速應(yīng)用和普及，并進(jìn)入一個小高潮。
不過，高壓快充的實現(xiàn)并不容易，因為涉及到全產(chǎn)業(yè)鏈，超充樁只有與匹配的高壓快充新能源汽車車型、高倍率4C電池“搭配”在一起，才能實現(xiàn)充電的最大峰值功率。其中任何一個環(huán)節(jié)上的“掉鏈子”，都會讓所謂的“超充”效果大打折扣。
高壓快充車型扎堆上市，滲透率破20%
去年，支持800V高壓平臺的車型數(shù)量較少，價格區(qū)間往往在30萬元以上。由于需要配套升級高倍率電池、OBC、空調(diào)及PTC、電機(jī)、線束等，升級后的純800V架構(gòu)帶來了較高的成本增加，很難在中低端車型上落地。
但進(jìn)入2023年，800V高壓車型扎堆上市，價格也被拉低到更親民的20萬元一線。
2023年9月，2024款小鵬G9破冰，采用了全域800V高壓SiC碳化硅平臺，并標(biāo)配3C電池，定價26.39-35.99萬元；10月12日，上汽智己LS6正式上市，主打準(zhǔn)900V高壓平臺概念，雙電機(jī)版本最大功率579kW，充電15分鐘續(xù)航500km，價格下探到22.99萬元；合創(chuàng)V09號稱是全球首款標(biāo)配800V高壓系統(tǒng)的MPV，提供4C超級快充，常規(guī)版本充電功率158kW，但配備4C電池的高階版本則直達(dá)380kW；大秀高壓快充技術(shù)的還有廣汽埃安旗下的高端豪華品牌昊鉑GT，15分鐘補能450km，可承受行業(yè)最高900V峰值電壓。
此外，還有一大批排隊等待上市的800V高壓車型，如呼聲較高的理想MEGA，電池容量100kWh-110kWh，據(jù)說最高峰值充電功率達(dá)到了521kW，最高電流711.6A，7分鐘就充電50度電。還有年底要上市的華為問界M9，以及極氪剛剛發(fā)布的001FR獵裝超跑，四電機(jī)最大輸出功率956kW，上的是四碳化硅800V高壓系統(tǒng)。
之前，電動汽車普遍采用400V，彼時，充電功率最大的是特斯拉V3充電樁，能達(dá)到250kW，工作電流峰值600A。但隨著國內(nèi)品牌800V架構(gòu)一哄而上，特斯拉的大電流充電方案就有點兒拉胯了。可以預(yù)見，隨著800V高壓架構(gòu)版本的高倍率電池、OBC、電機(jī)、PTC等配件的技術(shù)成熟，以及車型放量，成本有望進(jìn)一步降低，并逐步下探到B級車。即便A級車不能做到全域800V架構(gòu)，也能通過400V/800V混合、并聯(lián)電池組、DCDC額外降壓的方式，找到平衡之策。
來源：華安證券
華安證券報告顯示，預(yù)計2023年高壓平臺車型將密集上市，2025年新能源主流車型均支持高壓快充。2026年，800V以上高壓平臺車型銷量預(yù)計達(dá)580萬輛，滲透率50%，2025年支持高壓快充的3C以上電池需求量350GWh，占國內(nèi)電動汽車動力電池裝車量的59%。
今年電動汽車銷量達(dá)到900萬輛應(yīng)該問題不大，其中高壓快充車型的銷量預(yù)計121萬輛，在純電車中的占比為21%。也就是說，每銷售5輛純電車，就有1輛是高壓快充車型。
高倍率電池將成為標(biāo)配
如果是純800V高壓架構(gòu)車型，意味著整個“三電”體系都要升級，包括電池、電機(jī)、OBC、線束、DC/DC轉(zhuǎn)換、空調(diào)和PTC加熱器件，全部要更新到800V架構(gòu)。
消費者為什么要購買高壓快充車型呢？除了馬力、扭矩等性能方面強上一截，因為引入耐高壓、耐高溫、低能耗的碳化硅第三代半導(dǎo)體功率器件，讓OBC、電機(jī)等配件更加輕量化、更小巧外，其中最誘人的當(dāng)屬充電速度上的提升。400V的車型500A的電流，充電峰值功率只能到200kW，一旦上了800V，電流達(dá)到600A，峰值直指480kW。但有一個前提條件，必須上4C以上的高倍率電池，否則哪怕是超充樁，充電速度也僅僅是高一些而已。
這就需要鋰電動力電池的“配合”。所以，寧德時代在高端的麒麟電池之后，今年8月發(fā)布了全球首款磷酸鐵鋰4C超充電池，阿維塔、哪吒、奇瑞、極狐等車企首批搭載，預(yù)計明年一季度量產(chǎn)，有望讓800V高壓快充價格下探到更低的區(qū)間，覆蓋更廣泛的車型。欣旺達(dá)的閃充電池、億緯鋰能的π電池系統(tǒng)、蜂巢的龍鱗甲電池、中創(chuàng)新航的U型電池（6C），都是為了給高壓快充鋪路。
高倍率電池，用大白話來講，就是單位時間內(nèi)搬移鋰離子的數(shù)量更多，要實現(xiàn)這一點，可以從正極材料、隔膜、負(fù)極、電解液各個角度入手，一方面對正負(fù)極材料改性、改結(jié)構(gòu)，同時讓鋰離子的傳輸路徑更順暢。比如減少正極的顆粒大小，讓鋰離子脫出的阻力變小，用孔隙率更大、更薄、透氣度更高的隔膜，降低電解液的粘度、濃度，增大鋰離子的擴(kuò)散系數(shù)，通過添加導(dǎo)電劑的輔助材料，降低電極的接觸電阻，讓電子移動速率更高。
在實現(xiàn)超快充效果方面，負(fù)極材料改性的效果最佳，遠(yuǎn)比正極材料上做文章更有效。
作為搖椅式電池，只要嵌入石墨負(fù)極的鋰離子更快，充電速度就會更快。熟悉鋰電池工作原理的話，對SEI膜恐怕并不陌生，就是在負(fù)極與電解液的固液界面形成的一層膜，導(dǎo)致不僅容易出現(xiàn)析鋰效應(yīng)，帶來安全隱患，造成壽命衰減，還直接影響擴(kuò)散效果和倍率性能。于是，用納米粒子包覆碳纖維的負(fù)極具備了多孔通道，能顯著改善倍率性能，碳包覆材料占比越高，對應(yīng)更高倍率的電池，如包覆材料占到10%，差不多就達(dá)到4C。此外，使用硅碳、石墨二次造粒等方式，也能通過負(fù)極改性提升倍率性。
可以說，高倍率電池是高壓快充實現(xiàn)的必選項，兩者相輔相成。當(dāng)然，被高壓架構(gòu)抬高的成本增加問題，也會隨著高壓架構(gòu)車型銷量的提升而降低。預(yù)計2025年，4C電池將占據(jù)主流，并逐步在20萬元以下的車型上搭載，6C電池也將嶄露頭角。
超充樁的這筆帳不難算
要實現(xiàn)高壓快充，充電1秒1公里，只有800V高壓車型、4C電池這兩項還不夠，超充樁則是第三個必要條件。車、電池、樁三者協(xié)同在一起，才能實現(xiàn)峰值的超充速度，缺一項都會讓充電速度打折扣。
按照電動汽車主機(jī)廠的計劃，持續(xù)提升高壓快充車型的滲透率已無懸念，但業(yè)界的疑慮是，需要配套的480kW\600kW的超充樁能跟得上腳步嗎？現(xiàn)在看，最大的影響因素并不是技術(shù)，因為耐高壓的碳化硅功率器件、全液冷技術(shù)的難度不大，反而是電網(wǎng)容量受限、投建超充站的經(jīng)濟(jì)性顧慮是超充落地的兩大掣肘。
即便有阻力，超充樁的逐步應(yīng)用并占到一定比例，也無懸念，因為市場使然。
超充樁的好處多多，首先是充電槍更輕便，線纜更細(xì)，重量減少1/3，車主充電體驗得到提升；綜合能源損耗降低1%，如果是600kW功率，年充電量80萬度，每年因電能損耗減少而節(jié)省上萬元。更值得關(guān)注的是，超充樁的壽命將從8年提升到10年以上，液冷充電模塊的年損壞率低于0.5%，而風(fēng)冷高達(dá)5%，是液冷的10倍，且對應(yīng)后期運維成本的大幅降低。因此，從全生命周期的角度看，超充樁的經(jīng)濟(jì)性就體現(xiàn)出來了，遠(yuǎn)沒一次性初始投資成本看起來那么高。
而且超充樁能提升充電樁的收益率，充電速度快，“翻臺率”就高，每天接待的車輛更多，充電量、槍效更高，便能有效攤薄變壓器、土建擴(kuò)容、土地資源等占用成本，充電站的收益會更高。這么想，超充站這筆帳也沒那么難看。
當(dāng)然，因為目前市場上的800V高壓快充車型保有量還不夠高，大多為最高電壓750V的充電樁，存量的公共充電樁中超充比例只有5%左右，大概10萬臺左右的樣子。但隨著高壓車型的扎堆上市，特別是“超充+快充+功率共享”的混搭投運模式，大幅降低了投建門檻，帶來了使用率的提升，市場的積極性自然被調(diào)動起來，超充樁建設(shè)進(jìn)度也必然加速。
當(dāng)高壓車型、4C電池、超充樁形成三方“共振”時，“充電5分鐘，續(xù)航200公里”，這樣的極速充電體驗時刻正在到來。