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补能的争议路线:快充会走向大一统吗?
文章来源:开云体育 发布时间: 2022-10-26 浏览次数:654102332

   

在yabo亚博全站新能源电力电池领域,两个电池的快速充电新闻引起了网民的热烈讨论:一个是日本电子零部件开发公司Eamex,它开发了一个高容量的电容器,如果用于纯电动汽车,它可以在1分钟内完成充电。Eamex将于8月供应样品,并准备开始大规模生产。


另一个消息是,宁德时代发布的CTP3.0麒麟电池可实现1000公里的电池寿命和10分钟的快速充电。麒麟电池将于2023年大规模生产和上市。在新能源电池领域,这是一项突破性的创新,在资本市场上引起了巨大的反响。


这两条新闻无一例外地反映了当前动力电池快速充电技术的快速发展和迭代速度。目前,绝大多数电动汽车快速充电几乎需要一个小时才能充满电,而慢速充电则需要6个小时左右。快速充电技术在新闻中经常取得突破,但似乎离真正的着陆还有一定的时间。市场上电动汽车快速充电的效率并不像新闻所描述的那样。快速充电技术的应用阶段是什么?升级的挑战是什么?


突破技术和增长期望。


讨论快速充电技术的发展现状,首先要明确快速充电的概念。在快速充电的概念中,有一个重要的术语——充放电率C,可以简单地理解为充放电率。电池的充放电率决定了我们能以多快的速度将一定的能量储存在电池中,或以多快的速度释放电池中的能量。


根据行业定义,电动汽车快速充电是指充电电流大于1.6C,即从0%充电到80%时间小于30分钟的技术。


充电速度与动力电池、充电桩、电网等整体技术和设计密切相关,动力电池是快速充电的根源。电池在快速充电时,负极会出现副产品,影响电池的循环和稳定性。对于制造商和用户来说,理想的快速充电电池意味着高能量密度、快速充电和便宜的价格。然而,鱼和熊掌不能兼得,电池的特性使其倍率性能、能量密度、寿命、安全、价格等指标不能兼得,只能是平衡后的中间选择,如果提高任何指标,其他指标都需要做出一定的牺牲。


在目前的快速充电技术中,特斯拉使用的4680电池只需15分钟就可以将电量从10%充电到80%。如果电量从10%充电到50%,只需要7分钟。也就是说,在不扩大充电桩的情况下,用户最多需要等待20分钟才能将电量补充到合适的状态。


理想的智能ONE采用了宁德时代的VDA电池组,容量为40.5kwh。在快速充电方式下,从0到80%的电能补充需要30分钟。如果是慢充,充电需要6个小时。小鹏最新P7的2022款480n+快充时间为45分钟,慢充时间为5小时。


目前,在快速充电池中,特斯拉的快速充电速最快,而其他市场玩家的快速充电从10%到80%至少需要30分钟到一个小时。一些企业给出的理论充电速度从30%到80%需要30分钟,实际充电时间可能需要40、50分钟。


对于用户的充电焦虑,制造商可以分为两组。一是扩大电池的能量密度,延长里程。如果里程足够长,充电频率不高,也可以覆盖部分用户的选择;另一种是我们正在介绍的快速充电技术,将充电时间限制在半小时内。虽然无法与燃油车的5分钟充油相比,但快速充电技术一再打破以往的记录。


央视财经此前也发布了一则消息,称电动汽车快速充电技术已经成熟,10分钟左右就能充满100kWh电动汽车。宁德时代推出的新麒麟电池10分钟快速充电,2023年量产。这些快速充电电池的突破,让观望新能源汽车的人们期待不已。


快充之路的山峦叠叠


有些人可能会认为,如果把里程和快速充电的两个优势结合起来,新能源汽车的普及率会更高,特别是在当前油费超过10元的情况下,高燃油率使廉价电能的优势越来越突出。正如我们之前提到的,由于电池本身的物理特性,其能量密度和功率密度不是两个指标可以同时提高,在同一电池中只能提高一个,另一个性能只能忽略一个。


在动力电池中,倍率性能、能量密度、寿命、安全性、价格等指标需要在优化后的合理范围内。制造商的选择是在控制电池成本的前提下,使用方便的充电能力+适用的范围来缓解用户的焦虑。对于快速充电电池,在提高性能的过程中也存在瓶颈。


1.提高材料和工艺要求。动力电池快速充电的过程,缩短充电时间,提高充电功率,需要更高频的磁性材料和磁性元件。这就要求原材料制造商开发更多的高频磁性材料和磁性元件,改进生产工艺,以满足日益复杂的工艺要求。


2.耐压性和安全性。与普通充电相比,电压甚至可能升高到1000V,这对继电器、保险丝和磁性元件都需要更多的耐压材料。此外,由于功率的提高,充电过程中会产生大量的热量。在保证快速充电倍率性能的同时,还要考虑散热效率,保证安全性能。


3.电池技术的突破延长了其使用寿命。快速充电率高,对电池寿命影响大。仍需要长期探索降低电池内阻的技术,进一步优化正负极材料,如根据超快充电所需的充电功率和充电时间调整电池相关性能。目前,电池的技术突破方向主要包括改变电解质配方、电池结构、降低温升、提高电压等。


在快速充电的过程中,电池最大的风险是充电过程中热失控造成的危害。对于一些新能源汽车来说,一旦充电,电池自燃的概率将大大提高。此前,广汽丰田、威马等汽车公司为了保证车辆安全,秘密锁电,降低车型功率。这意味着在快速充电技术的完全实施过程中,宣传只是一个方面,快速充电本身需要受到许多方面的限制。


补能路线:相互补充。


对于新能源汽车来说,快速充电是一个系统工程,需要充电桩、电网和动力电池的协调。从动力电池的发展来看,电动汽车发展的十年来,能源补充系统的变化发生了巨大的变化。快速充电、换电、长续航里程几乎是当前发展路线的三个有争议的选择。汽车制造商在他们擅长的领域选择了不同的技术路线。


对于用户来说,选择相对简单。根据《2021年中国电动汽车用户充电行为白皮书》,快速充电是99.3%用户的首选,尤其是对充电时间高度敏感的运营车辆用户;从充电设施的功率来看,87%以上的用户倾向于选择120kW以上的大功率充电桩。


每年的11个假期,热门搜索新闻总是会有新能源汽车充电困难,排队充电很长时间。快速充电的普及也将是解决未来假期旅行快速补充能源的重要手段。从长远来看,公共充电场景主要是快速充电,包括超级充电。在政策方面,中国正在大力发展公共快速充电网络,加快公路充电和换电网络的普及。国家电网等相关企业也在高速公路上增加了对快速充电网络的投资。包括汽车公司和运营商在内的各方都在积极推进快速充电网络的布局。


再加上双碳战略目标的影响,停止生产燃料汽车是大势所趋。此前,欧洲议会投票通过了欧盟委员会起草的立法提案,决定从2035年起禁止在售注册燃料汽车,包括插电式混合动力汽车和合成燃料。北汽、长安、奥迪、奔驰等汽车制造商也宣布停止燃料汽车料汽车。奥迪品牌确定了2026年不再推出新型内燃机,从2033年起停止生产所有内燃机车型的目标;奔驰将致力于2030年完成集团电气化转型,全球市场内燃机退出时间不晚于2039年;长安汽车将于2025年正式停止销售传统燃料汽车。制造商的禁令时间基本在2025年至2040年之间。


禁止燃售燃油汽车的时间表也意味着汽车电气化的发展越来越深入,对于关键的快速充电技术,也达到了爆发前的黎明阶段。


然而,由于动力电池本身的物理特性限制,快速充电与安全、寿命、成本等关键因素相互矛盾,平衡快速充电、安全、寿命等需求仍需要很长时间。成功实现发展空间巨大的事物的过程总是充满挑战,长期努力是必要的道路,不能绕过过去。


在补能路径的选择上,从新能源汽车开始发展的那一天起,争论从未停止过。从慢充到快充,从换电到充电都有各种各样的声音,但现在没有人淘汰谁。这也是市场选择的最终结果。在不同的情况下,会有不同的需求和市场化的发展,也需要满足市场发展需求的补能方式。


用户的最终需求是充电的便利性。例如,如果没有时间充电,他们会使用电力交换。如果时间充裕,选择电网谷阶段慢充电。不同的补能方式在不同的使用情况下有不同的市场空间。我们知道我们地域辽阔,气候条件不同,充电地域性强。在北方的冬天,电力交换比快速充电更受消费者欢迎。如果非要讨论哪种技术路线为王,其他路线就会被淘汰。从用户的使用场景来看,补能方式统一是不现实的。


回到快速充电的技术路线,制造商不会选择单一的路径。非此即彼的选择很容易进入死胡同,企业也会根据用户的意愿调整能源补充的方式。技术迭代、消费者认知改善、企业倾向推广等因素在市场发展中有不同的表现,但最终的选择仍取决于市场。


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