券商中國
周樂
2024-10-17 20:58
“充電5分鐘，續(xù)航超200公里。”近日，上汽通用汽車宣布攜手寧德時代推出行業(yè)首個6C超快充磷酸鐵鋰電池，計劃明年起在新升級的奧特能準(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。
超快充競技賽打響
作為拉動新能源汽車高效補(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。
據(jù)了解，電池充電倍率對應(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，充滿用時越少。理論上來說，1C表示1個小時可將電池充滿，2C表示1/2小時將電池充滿，以此類推。近年來，頭部電池廠密集推出4C、5C，甚至6C電池，將充電時長壓縮至十幾分鐘甚至更短，超充時代加速開啟。
2022年，“動力電池一哥”寧德時代發(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”的超級補(bǔ)能時代；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，可實現(xiàn)充電5分鐘續(xù)航300公里；國軒高科5C超級快充電池——G刻電池發(fā)布，可實現(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。”國軒高科電池研究院三元分院副院長汪亞軍表示，長期以來，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)力的重點方向。
從裝車情況來看，超快充電池市場認(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等車型實現(xiàn)裝車。寧德時代表示，神行電池和麒麟電池今年開始大規(guī)模放量，全年來看，二者在公司動力電池出貨中占比將達(dá)三到四成。
其他電池廠方面，國軒高科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)計將于今年12月實現(xiàn)量產(chǎn)。“目前我們正和多家客戶溝通合作超充方案，不過具體細(xì)節(jié)不方便透露。”蜂巢能源相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。
性價比大躍進(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，不僅需要對電池材料進(jìn)行創(chuàng)新升級以支持超充，還需要對大電流充電下的熱量進(jìn)行有效控制和管理。”汪亞軍表示。
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)重時會產(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)已在動力電池中廣為應(yīng)用。“目前售價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對液冷板設(shè)計進(jìn)行改良，增大散熱面積，提升冷卻效果。”汪亞軍表示。
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有優(yōu)勢，配合大面水冷布局，熱管理方面優(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)為造價較高的三元電池，一度被視為高端車型標(biāo)志。而在寧德時代推出神行電池后，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，價格不會有大的變化，基本加量不加價，希望成為大眾消費者用得起、用得好的電池。
“據(jù)我們測算，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%。”西南地區(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)升級降本壓力仍存。
證券時報·e公司記者關(guān)注到，與當(dāng)前市場主流的400V平臺不同，超快充動力電池系統(tǒng)大多匹配了800V高壓平臺。“縮短充電時長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，更受市場推崇。”蜂巢能源相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。
為匹配高壓平臺，車企需要對電氣架構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行升級，同時相關(guān)功率半導(dǎo)體器件需由硅基的IGBT迭代為造價更高的SiC碳化硅。據(jù)國泰君安證券研報測算，400V平臺升級為800V高壓平臺或?qū)⒑嫌嬙黾诱嚦杀境?000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)模化效應(yīng)推動下，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)《電動汽車公共充電站運營管理服務(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，充電時長約在半小時至1小時之間，但無法支持超快充。”華東地區(qū)一位充電站運營人士告訴記者，第三方運營的超充站多為示范站，還未大范圍鋪開。
根據(jù)華為中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告，如果按照現(xiàn)有車樁比測算，要滿足1300萬臺高壓快充需求，2023年—2026年還需要增加98萬臺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)大致測算，超充站投資成本約為普通快充站的3倍。”前述運營人士告訴記者，當(dāng)前充電站市場競爭趨于白熱化，且商業(yè)模式較為單一，主要以賺取電費差價和服務(wù)費為主，在業(yè)內(nèi)瘋狂“卷”價格的背景下，運營方對投資高成本的超充站動力不足。
與此同時，大功率超快充的瞬時高功率可能會對電網(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)儲能電站，以平衡負(fù)荷。“增設(shè)儲能電站會帶來額外投入，對管理調(diào)度的要求也更高，對于多數(shù)運營方來說，投入產(chǎn)出比并不高。“前述運營人士表示，部分運營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。
有觀點認(rèn)為，在預(yù)期超充體驗得不到充分滿足的情況下，消費者對超充車型的熱情或會有所減弱，進(jìn)而對終端銷售形成抑制。為增強(qiáng)市場競爭力，車企親自下場建設(shè)超充樁漸成趨勢。
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156城達(dá)1275站，極充（800V超快充）達(dá)608站3113樁。
理想汽車計劃在2024年底上線超級充電站2000座以上。截至2024年10月13日，全國已907座理想超充站、4346根理想充電樁，覆蓋30個省份、173個城市。
今年7月，小鵬汽車第1000座自營超充站投入使用；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。
前述運營人士表示，市場發(fā)展初期，車企自建超充樁更多的是一項增值服務(wù)，或可在一定程度上拉動車型銷售，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，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，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、充電運營商及產(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、長城、廣汽、合眾、江淮、理想、奇瑞、賽力斯、小鵬等11家。按照計劃，到2024年底，華為將聯(lián)合客戶、產(chǎn)業(yè)伙伴在全國部署超10萬個600kW全液冷超級快充樁。
