據(jù)悉,國產(chǎn)電動汽車新勢力之一,小鵬將于本月啟動其800V SiC(碳化硅)高壓電驅(qū)平臺下首款車型G9的預(yù)訂,并將于9月正式上市。據(jù)了解,小鵬G9采用該平臺,綜合續(xù)航里程可提升5%,充電5分鐘續(xù)航可增加200公里,將顯著提高電動汽車的充電效率。
不僅小鵬,自2021年以來,高壓快充技術(shù)路線受到越來越多主機(jī)廠的青睞,現(xiàn)代、起亞等國際車企已發(fā)布800V平臺,比亞迪、長城、吉利、廣汽等國內(nèi)車企也相繼推出或計(jì)劃推出各自的800V平臺。
隨著電池能量密度的不斷提高,雖然解決了“續(xù)航焦慮”,但加劇了用戶“充電焦慮”。東吳證券表示,800V級高電壓方案的實(shí)現(xiàn),將會使充電功率突破400kW,預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)充電5分鐘續(xù)航增加200公里-300公里,將大幅緩解“充電焦慮”。因此,高壓快充正在成為解決“充電焦慮”這一市場痛點(diǎn)的重要技術(shù)路線,也是電動汽車及動力電池的重要性能表現(xiàn)之一。
民生證券測算,至2025年,國內(nèi)搭載800V架構(gòu)的新能源汽車數(shù)量將達(dá)到99.9萬輛,未來3年的CAGR將高達(dá)270.9%;全球搭載800V架構(gòu)的新能源汽車將達(dá)到215.3萬輛,未來3年的CAGR達(dá)189.2%。
市場前景廣闊,也對動力電池技術(shù)提出了更高的挑戰(zhàn)。動力電池的充電速度主要取決于鋰離子的脫嵌和遷移速率,若采用800V平臺,電池充電倍率最大可達(dá)6C,在高充電倍率下,鋰離子脫嵌和遷移的速率將加快,易加速析鋰現(xiàn)象,導(dǎo)致活性物質(zhì)損失甚至出現(xiàn)安全隱患,影響電池使用壽命。
動力電池及其各種材料的升級,被視為是上述難題的破解之道,相關(guān)企業(yè)紛紛加大研發(fā)力度。
基礎(chǔ)材料方面,在負(fù)極領(lǐng)域的研發(fā)方向主要包括:采用表面包覆、混合無定型碳等技術(shù),使石墨改性,從而實(shí)現(xiàn)Li+的快速嵌入;采用硅負(fù)極,其理論容量超過碳材料的10倍,而且嵌鋰電位高,使析鋰風(fēng)險(xiǎn)降低。璞泰來、貝特瑞、杉杉股份等負(fù)極頭部企業(yè)均有技術(shù)儲備和產(chǎn)能規(guī)劃。
與此同時(shí),要提高電池能量密度,電解液也在朝著高壓的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的六氟磷酸鋰由于熱穩(wěn)定性較差、易水解等問題,容易造成電池容量快速衰減,在高溫高電壓領(lǐng)域應(yīng)用較為有限。
而作為六氟磷酸鋰的潛在替代品——新型鋰鹽LiFSI(雙氟磺酰亞胺鋰),則具有電導(dǎo)率高、熱穩(wěn)定性高、耐水解、耐高溫、抑制電池氣脹等優(yōu)勢,能大幅提高電解液耐高溫和高壓性能,在實(shí)現(xiàn)電池高溫循環(huán)穩(wěn)定性方面,包括延長循環(huán)壽命、提高倍率性能和安全性上均有極大的提升空間。
雖然LiFSI應(yīng)用的技術(shù)難度大、成本高,但中長期看,LiFSI替代六氟磷酸鋰仍是一個(gè)頗具潛力的趨勢。目前,多氟多、新宙邦、永太科技、天際股份、天賜材料等企業(yè)均有所規(guī)劃。
正極領(lǐng)域,三元正極材料在高電壓下將脫出更多鋰離子,實(shí)現(xiàn)更高比容量和平均放電電壓,從而提升電池能量密度。這也使得高電壓化三元材料市場需求出現(xiàn)升溫,廈鎢新能、長遠(yuǎn)鋰科等正極企業(yè)在此領(lǐng)域已有所涉足。
需要注意的是,高電壓下,由于鋰離子大量脫出,三元正極材料容易出現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、離子混排等問題,進(jìn)而影響電池循環(huán)壽命、熱穩(wěn)定性等。因此目前高電壓三元正極材料還面臨著諸多技術(shù)瓶頸有待解決。
動力電池方面,800V平臺上,由于電池?cái)?shù)量較多,電池間微小的差異性都可能影響電池的使用壽命,因此對電池一致性要求極高。寧德時(shí)代、弗迪電池、蜂巢能源、孚能科技、中創(chuàng)新航等頭部電池企業(yè)早已有所布局。
面向未來800V電池系統(tǒng),據(jù)悉蜂巢能源短刀電池全品類將提供4C快充技術(shù)、高效熱管理技術(shù),以及冷蜂熱阻隔技術(shù)等,其中還不乏負(fù)極改性技術(shù)等多項(xiàng)前沿技術(shù)應(yīng)用。其L300電池主打2.2C~4C快充性能,適配800V高端車型。
孚能科技自主研發(fā)的800V超充高壓平臺技術(shù)可達(dá)2.7C,整包充電等效達(dá)2.2C,這意味著SOC 10%-80%充電僅需15分鐘,其預(yù)計(jì)2022年10月進(jìn)入量產(chǎn)階段。
近期,寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱對外表示,寧德時(shí)代CTP3.0麒麟電池?fù)碛兴拇髢?yōu)勢,其中一點(diǎn)即是滿足高壓快充需求,4C充電不是難事。此前于6月發(fā)布的麒麟電池,其可以實(shí)現(xiàn)10分鐘從10%快充至80%等功能。
從裝車情況看,中創(chuàng)新航于2020年采用高電壓三元電池材料技術(shù)量產(chǎn)590模組電池,并在其主要客戶廣汽埃安設(shè)計(jì)的Aion-LX車型上實(shí)現(xiàn)裝車。另外,其高電壓快充三元鋰電池還將搭載于Smart精靈#1,可支持150kW快充。
受800V平臺趨勢帶動,預(yù)計(jì)將有越來越多的電池和材料企業(yè)入局并加快高電壓快充電池及配套材料的研發(fā)及技術(shù)投入,在不斷提高續(xù)航里程的目標(biāo)下,為動力電池的快充體驗(yàn)和安全性能保駕護(hù)航。
原標(biāo)題:高壓快充車型再增一款 電池及材料升級在即