动力电池企业如何“闯关”快充领域？

随着新能源行业的快速发展，新能源汽车保有量也正呈高速增长态势。

数据显示，截至2020年年底，国内新能源汽车保有量已达492万辆，相比2019年增加111万辆，同比增长29．18％，而结合历史数据看，新能源汽车增量已连续3年跨过100万辆增长“大关”。

值得注意的是，与新能源汽车保有量一起增长的，还有消费者的补能焦虑。

其实单看目前新能源汽车充电桩的供应，其增长速度并不慢。数据显示，从去年4月份到今年3月，国内公共充电桩正以月均约2．57万台的速度快速增长，截至2021年3月，国内公共类充电桩已达85．1万台。

但与公共充电设备快速增长形成反差的是，过去几年新能源汽车的补能速度并没有很大提升，新能源汽车用户产生补能焦虑在所难免，而这也引起了产业链企业的重视，并开始纷纷在新能源汽车快充领域出手。

目前来看，快充功能正日渐成为新能源中高端车型的标配，快充技术也正成为动力电池制造商新一轮的竞争焦点，动力电池快充俨然成了新能源行业的一种全新“潮流”。但事实上，动力电池快充由于涉及到电池单体（电芯）、电池系统（Pack）、充电桩、电网端等多环节的整体升级和协同，其真正实现全面推广或许还有很长的一段路要走。

当然，一旦动力电池快充时代真正到来，新能源行业势必将迎来剧变；而有远见并做出提前布局的产业链企业也将脱颖而出。

电池端实现快充不简单

动力电池快充，直观的理解就是应用更大的充电功率提升电池补能速度。由于太大的电流要求电池集流体载流能力更强（这要求电池具有更粗的母线），与电池包轻量化的趋势相悖，提升充电电压就成为更可行的方案（功率＝电流＊电压）。

从目前新能源产业链企业公布的电池快充方案看，充电电压从400v提高到800v似乎正成为趋势，而这也意味着参与企业需要研发出与更高电压相适应的电池包技术，同时电池系统／整车的高压绝缘防护等级相应也需要提高。

与此同时，快充技术对电池包的要求也体现在要“拿捏”好“两难”的热管理问题：

一方面，必须严格管控因充电电流大，导致热量产生量加大——温度升高——加剧电芯老化／产生安全隐患的负面连锁反应。另一方面，由于电芯材料的快充能力与低温环境“格格不入”（温度太低时，最大允许通过的快充电流值也相应变低），热管理系统还必须“允许”把即将进行快充电池的温度适当提高。比如，特斯拉公司通过车载软件判断出旗下车辆正在导航前往充电站时，电池预处理方案就会启动，对车辆电池进行预热处理，从而实现更快的充电速度。

而从电芯层面来看，想实现更高功率的电池快充，就需要加快锂离子的迁移速率和反应嵌入数量，目前来看，业内企业正通过电池材料工艺方面的创新进行技术突破。

比如在正极材料方面，研发技术有蜂巢能源采用的前驱体定向生长精准控制技术；在负极材料方面，有领湃新能源采用的围观打磨技术、蜂巢能源推出的表面改性技术等。

值得注意的是，尽管每一部分材料快充性能的提升都有助于减少电池充电时间，但最终电池整体快充能力的上限，则取决于材料快充性能的最短板。

另外，需要注意的是，由于电池快充要求锂离子迁移的正负极表面积尽可能大，但电极本身会受到尺寸限制（尺寸不受限制，能量密度就会降低），因此高功率快充跟电池的高能量密度存在一定的“矛盾”关系。

此外，产业链企业在分头突破材料快充性能的同时，也面临不少棘手的安全风险：除了上述“左右为难”的热管理挑战外，最为致命的就是析锂现象。

事实上，不少业内人士认为，动力电池在快充条件下，尤其是充电末期，如何解决析锂现象急剧增加的问题，是目前最具挑战性的问题之一：析锂现象，轻则影响电池的循环寿命（减少有活性的锂离子数量），重则极大增加安全隐患（容易刺穿隔膜，导致电芯内短路）。

也就是说，在目前动力电池快充技术条件下，动力电池想狼吞虎咽“吃个半饱”相对容易（业内通常以80％为分界线），但想要快速“满血复活”（充电达到100％），面临的安全风险则会急剧增加，技术难度也直线上升。

不难发现，快充技术对于电池制造商来说挑战着实不小：不仅要在电池包层面，适应更高电压，提升热管理系统性能，还要在电芯层面，不触碰安全红线的情况下，处理好电池能量密度与快充性能的“矛盾”。

目前业内主流的判断是，要实现动力电池充电速度与能量密度、安全、使用寿命间关系的最终平衡，电池企业还有很长的一段路要走。

快充挑战的背后存巨大商机

除了电池端需要进行技术突破和创新外，电网端、快充桩的建设也会让动力电池快充的全面推广遇到不少阻力。

比如随着高功率快充桩的普及，电网端势必需要提高瞬间供电能力，同时也要考虑电力负载问题。比如，一个城市安装了功率为300kW的充电桩100根，那这些快充设备同时使用时的总功率就将达到3万kW，这对当地的电力线缆和负荷的要求相当高。

另外，大功率的快充桩想进入城市商圈、交通枢纽等还有“历史原因”的阻力：过去很多停车场或建筑在设计时没有考虑足够的供电富余量，安装大功率充电桩很可能将产生供电不足的问题，而变压器增容费用很高。与此同时，由于城市的线缆多数为暗线（安装于地下），改建和扩容也是一笔不小的费用。以上这些，都让快充桩的建设成为一场名副其实的“烧钱游戏”。

当然，反过来看，克服了重重困难，敢于抢先布局快充桩的车企，在未来新能源汽车市场中也将具有更强的竞争优势。像小鹏汽车快充站，因为是专属超充站，小鹏汽车车主甚至不用扫码，系统就可以通过车牌识别，直接进行车辆充电。同时，由于品牌匹配的充电桩能够提供更稳定的充电功率，充电速度也将更快。特斯拉250KW的V3超充站，目前可实现充电10分钟旗下车辆续航就能超过200KM，堪比燃油车加油的体验。

与此同时，敢于在快充领域迎难而上的动力电池企业也将共享快充带来的巨大商机。

“快充技术的全面普及，将有助于新能源汽车在补能速度上赶超传统燃油车。同时，新能源汽车或许就不需要背负那么多又大又重的电池，其成本也将相对下降，新能源汽车的普及势必将进一步加速。”业内人士指出，未来具有高性能快充电池技术的动力电池企业势必会更受到消费者的信赖，叠加新能源汽车市场“蛋糕”总体变大的背景，其电池装机量无疑将进一步攀升。

事实上，不少动力电池企业已经洞察到了这点：

4月30日，亿纬锂能发布公告称，公司与StoreDot签订了《电动汽车战略合作框架协议》，希望就电动汽车电池进行合作，以测试和制造极快充电电池产品。据悉，StoreDot是一家成立于2012年的以色列公司，拥有高效的电池充电解决方案，在快速充电电池技术领域处于领先地位。

同时，包括宁德时代、蜂巢能源、领湃新能源等均在加码动力电池快充领域并取得了相应的进展。如蜂巢能源4月19日公布的其第二代4C快充方案：电芯容量165Ah，能量密度大于260Wh／kg，快充10分钟可实现20－80％SOC，预计2023年Q2量产；而宁德时代则更进一步，快充电池已落地，可实现15分钟充满80％SOC。

此外，不少机构也在用资金“押注”快充技术领先的动力电池企业。

5月6日，孚能科技获得了美国先进电池联盟410万美元（约2665万元人民币）的技术开发合约资金支持。据悉，该资金将用于电动汽车的低成本快充电池技术项目。

目前来看，快充趋势不可阻挡是业内的共识。欧阳明高的判断是：从全产业链角度观察，主要高压零部件将在2021年年底基本实现量产。未来随着动力电池企业快充技术的成熟，快充配套车型的量产也将逐渐临近。届时，新能源行业势必将迎来剧变。

来源：电池中国网