鉅大LARGE | 點擊量：1832次 | 2019年04月10日
未來快充動力電池市場依然存在剛需，但規(guī)模短時間內(nèi)起不來
快充技術(shù)本身是個好技術(shù)，但目前限制較多。目前來看，主流的客戶卻希望用夜間時間充電，只有10%左右的客戶因為充電場站不足，會選擇快充的方式。未來快充動力電池市場依然存在剛需，但規(guī)模短時間內(nèi)起不來。
在今年三月召開的兩會上，人大代表、合肥公交黨支部副書記李祥斌提到，“作為新能源汽車的重要陣地，公交車電池的續(xù)航能力不容樂觀。由于電池體積大、充電慢、儲存電量少等因素，制約了新能源公交車快速發(fā)展。希望國家可以增加投入，在鋰電池快充技術(shù)上加快研發(fā)力度，提升公交車續(xù)航能力?！?/p>
事實上，提升動力電池的能量密度和快充性能，被認為是當前解除消費者續(xù)航里程焦慮問題的可行路徑。所謂快充，就是在極短時間之內(nèi)將電池電量充滿。電動汽車快充是指充電電流大于1.6C的充電方式，也就是說從0%充電到80%時間小于30分鐘。目前，行業(yè)內(nèi)已有多家電池企業(yè)對快充展開布局。
劍指用戶“里程焦慮”快充技術(shù)緣何叫好不叫座？
多家企業(yè)布局電池快充技術(shù)
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
截至目前，包括鈦酸鋰、多元復(fù)合鋰和磷酸鐵鋰在內(nèi)的多種技術(shù)路線已經(jīng)在國內(nèi)快充市場上展開激烈的拉鋸戰(zhàn)，從性能來看幾種技術(shù)路線各有優(yōu)劣。據(jù)了解，目前已經(jīng)有電池企業(yè)號稱自己的快充技術(shù)已可以做到8C甚至10C，這就意味著搭載該電池的電動車最快6分鐘即可將電池充滿，優(yōu)勢非常明顯。
只不過，盡管快充技術(shù)優(yōu)勢明顯，但實際上快充電池應(yīng)用始終不太理想，多局限在新能源客車領(lǐng)域。有車企負責人表示，“快充客車車型很難推，今年上半年基本推不動?！痹诜强斐潆姵啬芰棵芏妊杆偬嵘⒊杀敬蠓陆档男袠I(yè)背景下，有人甚至認為快充電池將成為名副其實的雞肋產(chǎn)品，將逐漸走向沒落。
快充電池技術(shù)日趨完善
總體來看，目前主流的快充電池技術(shù)主要分為三類，即是鈦酸鋰快充電池、錳酸鋰快充電池、磷酸鐵鋰及三元快充電池。其中，鈦酸鋰動力電池是以負極材料命名，正極采用三元材料，以珠海銀隆、微宏動力為典型代表。從性能來看，鈦酸鋰電池低溫性能優(yōu)越、安全性和循環(huán)使用性較好，充電倍率高。
但是鈦酸鋰目前突出的問題有兩點：首先，能量密度相對較低，在政策、市場均要求不斷提升能量密度的壓力下，鈦酸鋰的市場前景堪憂；其次，受高成本小金屬材料如鈦、鎳以及鈷的影響，鈦酸鋰電池成本明顯要高于其他快充技術(shù)路線。截止目前，也僅有少量款搭載鈦酸鋰電池的車型進入推薦目錄。
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珠海銀隆鈦酸鋰快充電池
錳酸鋰快充電池具備功率性能優(yōu)、放電倍率性能高、低溫性能好，電壓頻率高等突出的特點，且在三元上游原材料瘋漲的態(tài)勢下，錳酸鋰的成本優(yōu)勢正在逐步突顯。近年來，錳酸鋰快充電池在插電式混合動力客車領(lǐng)域占比增長比較顯著，代表企業(yè)有中信國安盟固利、億鵬新能源、微宏動力等。
據(jù)了解，此前微宏動力發(fā)布的MpCO電池采用了高容量高功率錳酸鋰正極材料，單體能量密度達到170wh/kg，可實現(xiàn)15分鐘快充，在保持快充與長壽命能力的基礎(chǔ)上，相比鈦酸鋰更具成本優(yōu)勢。但錳酸鋰的缺點也很明顯，如循環(huán)壽命不夠長，能量密度低、高溫性能等方面仍然需要實現(xiàn)突破等。
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微宏動力歐洲展出的MpCO快充電池
基于上述情況，有企業(yè)將研發(fā)方向轉(zhuǎn)向成本較低、安全性較強的磷酸鐵鋰材料。經(jīng)過不斷嘗試，通過晶粒細化、表面碳包覆、晶胞元素摻雜等手段對磷酸鐵鋰進行改性，成功提高了磷酸鐵鋰的導電性能，使傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰材料具備了快充屬性。其特點是技術(shù)成熟、成本低廉、安全性較好、能量密度適中。
除磷酸鐵鋰外，多元復(fù)合材料也成為快充電池的探索方向，三元材料便是其中最重要的嘗試。三元材料快充電池主要通過負極的碳基材料改性，增加了負極碳基材料的孔隙，使鋰離子遷移和嵌入的通道數(shù)量大幅增加。通過高比能量的材料搭配，使三元電池產(chǎn)品在滿足快充的前提下，能量密度也得到提升。
前不久，電動汽車大功率充電試點專題研討會在寧德成功召開。會議期間，CATL向參會代表展示了采用“超級鐵鋰+高能量密度快充石墨”體系的超級鐵鋰電池充電過程。該產(chǎn)品容量為60Ah，可進行5C充電，演示過程用時7分12秒，就完成20%至80%的充電，而完成100%充電，僅耗時13分8秒。
據(jù)了解，CATL超級鐵鋰電池5C速充型產(chǎn)品系統(tǒng)能量密度在70Wh/kg以上，3C高能型產(chǎn)品在115Wh/kg以上，循環(huán)壽命達10000次。此外，CATL開發(fā)的三元體系快充電池，實現(xiàn)15分鐘內(nèi)從5%充電到85%，能量密度190Wh/kg，循環(huán)壽命達2500次。未來在保證4C快充前提下，能量密度升至210Wh/kg。
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寧德時代超級鐵鋰電池“快離子環(huán)”技術(shù)
CATL快充電池項目負責人王升威博士表示，在石墨負極表面，CATL采用了獨到的“快離子環(huán)”技術(shù)，相當于在石墨的表面打造出一圈高速跑道，大大提高了鋰離子在石墨層的嵌入速度，使修飾后的石墨兼具超級快充能力和高能量密度的特性，具備4-5C快充能力，實現(xiàn)10-15分鐘快速充電。
綜合來看，磷酸鐵鋰及三元快充電池是在技術(shù)最為成熟的電池體系內(nèi)進行的優(yōu)化和潛力挖掘，工藝及材料成本相對較低，再結(jié)合成熟的技術(shù)背景及穩(wěn)定的產(chǎn)品性能，磷酸鐵鋰及三元快充電池發(fā)展?jié)摿Ω?。?jù)悉，CATL開發(fā)的能量密度190Wh/kg、15分鐘滿充的電池已具備批量生產(chǎn)能力，將應(yīng)用于乘用車。
截止目前，快充動力電池主要應(yīng)用于新能源客車領(lǐng)域。但從市場發(fā)展方向來看，未來乘用車的增速及市場規(guī)模將高于客車。因此，未來快充類動力電池的消費結(jié)構(gòu)也將會向這類車型偏移。而綜合三類快充動力電池的性能來看，磷酸鐵鋰及三元系或?qū)⒆罱K脫穎而出，成為未來快充市場，特別是乘用車的主流。
規(guī)?；茝V應(yīng)用尚需時日
然而，在與眾多新能源車企的接觸中可知，具備諸多優(yōu)勢的快充電池技術(shù)在實際應(yīng)用中似乎并不很受“待見”。業(yè)內(nèi)人士分析認為，快充電池不受待見原因主要有三方面：1、快充電池技術(shù)不夠成熟；2、建快充充電站很難，對電網(wǎng)沖擊較大；3、快充電池成本高，采用能量型動力電池更加實惠。
“目前常規(guī)的鋰電池都可實現(xiàn)快充，但電池容量會迅速衰減失效。而只有經(jīng)過特別設(shè)計的快充電池才能夠勝任電動車的高強度使用。”業(yè)內(nèi)人士提到，快充造成電池的不可逆容量損失，續(xù)航變少，電池以及線路溫度升高，壽命降低等，如果長期使用快充技術(shù)，在極端的情況下，很有可能導致安全事故。
王升威提到，現(xiàn)階段大部分電芯廠是通過增大電流的方式來實現(xiàn)快充的，大電流下電池及充電系統(tǒng)的發(fā)熱量也大，對車輛的熱管理系統(tǒng)也是很大的挑戰(zhàn)，提高熱管理的效率，探索直接冷卻在車上的使用，及非車載冷卻系統(tǒng)等均是可能的挑戰(zhàn)。同時需要解決充電時材料微觀膨脹和崩塌、電解液分解等難題。
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快充會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性？
而在充電方面，快充的功率可達350kW，這對現(xiàn)有電網(wǎng)瞬時負擔很大，可能會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性。同時，由于充電設(shè)施的設(shè)計及鋪設(shè)的滯后可能對快充推廣帶來負面影響。快充充電樁要么建在起點，要么建在終點。若城市規(guī)劃不清楚，初始建站點、充電設(shè)施配套都是政府和運營商較難以決斷的問題。
除此之外，道路運營商通常不拒絕使用快充車輛，但談到價格滿臉不情愿，因為快充動力電池價格比磷酸鐵鋰電池要貴。隨著電池電流和電壓的升高，對車載的電力電子的功率器件是新的挑戰(zhàn)。而由于技術(shù)的限制，只有部分國外的廠商能提供相關(guān)產(chǎn)品，這涉及到專利及整車成本提升，是車企最不愿看到的。
“時間是有機會成本的，節(jié)約充電時間非常重要。從導向來說，研發(fā)快充動力電池是沒問題的?！背啥寂d能總裁蔣文春表示，當前快充電池單位成本比較高，這個會在發(fā)展過程當中解決，隨著快充電池能量密度提高，單位成本將隨之降低。與此同時，隨著城市規(guī)劃水平的提高，將更利于快充充電設(shè)施建設(shè)。
而在此前財政部、工信部、科技部、發(fā)改委四部委發(fā)布了《關(guān)于調(diào)整完善新能源汽車推廣應(yīng)用財政補貼政策的通知》中，對于非快充類新能源客車、乘用車以及商用車的系統(tǒng)能量密度做出了具體要求，而對非快充類車型僅要求充電倍率需要大于3C。由此可見，政策對于快充電池的門檻還是比較低的。
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目錄對快充客車僅有3C倍率要求
“要真正實現(xiàn)新能源車的市場化推廣，讓消費者更加放心、便捷地使用新能源車，發(fā)展高安全、快充、長壽命的電池技術(shù)是必然趨勢。首先，安全是我們需要考慮的問題。其次電池需要具備快充能力才可滿足消費者的機動性需求，有效緩解用戶的里程焦慮?！蔽⒑陝恿κ袌隹偙O(jiān)宋寒提到。
而據(jù)了解，微宏動力錳酸鋰快充電池、珠海銀隆鈦酸鋰電池在新能源客車領(lǐng)域均已有成熟的應(yīng)用。而CATL超級鐵鋰快充產(chǎn)品已批量用在商用車領(lǐng)域，已有2600余臺搭載CATL超級快充產(chǎn)品的電動大巴在運行。而CATL用于乘用車的三元快充技術(shù)，目前已能實現(xiàn)350公里續(xù)航、15分鐘內(nèi)完成充電，已與多家乘用車企業(yè)洽談合作。
而對于未來快充動力電池的市場走向，CATL市場總監(jiān)楊琦的觀點比較客觀：“快充技術(shù)本身是個好技術(shù)，但目前限制較多。目前來看，主流的客戶(90%)是希望用夜間電的，只有10%左右的客戶因為充電場站不足，可能會選擇快充的方式。未來快充動力電池市場依然存在剛需，但規(guī)模在短時間內(nèi)大不起來?！?/p>
