長春市新能源汽車産業商會 今天

從特斯拉到蔚來汽車，超級快充會是化解續航“裡程焦慮”的一劑良藥嗎？

“充電5分鐘，通話2小時。”如同這句風行一時的廣告詞，快充在手機等3C電子産品領域，得到了較快的普及，甚至已經成為中高端機型的标配。但在電動汽車領域，快充似乎才剛剛起步。

3月上旬，特斯拉發布了V3 超級充電樁。作為特斯拉最新的充電方案，V3 超級充電樁在15分鐘可以充50%的電量，續航可達300公裡，用時減少一半，達到了肉眼可見提升的充電速度。

特斯拉的充電樁

不久前，蔚來汽車也發布消息，表示會在今年4月份推出三種形式的超級充電樁服務，“一鍵加電”的服務也将正式對消費者開放。以上舉措意在提升消費者的充電體驗。

中美兩大明星電動汽車品牌先後聚焦超級充電樁背後，是針對消費者最為關心的“裡程焦慮”發起挑戰。

“裡程焦慮不單是指電動汽車的續航裡程，與跑得更遠相比，是否方便充電和能否快速充電也是消費者最為關心的問題。”乘聯會秘書長崔東樹在接受新材料在線®采訪時表示，超級快充或将會成為下一階段車企聚焦的關鍵技術。

然而，現階段布局超級快充還需要重重闖關，從充電場地、電網配套到适配的高倍率電池材料都面臨調整重構，由超級快充引發的“鲶魚效應”正在醞釀成型。

超級快充 解“裡程焦慮”之憂

充電難已經成為困擾電動汽車普及的核心難題之一，而充電樁數量不足則是導緻充電難的直接原因。

根據工信部統計數據，截止2018年年底，中國新能源汽車保有量達到261萬輛。另一組統計數據顯示，截至2019年3月，中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟内成員單位總計上報公共類充電樁38.4萬台。

這意味着，平均每7輛電動汽車共用一個充電樁，“充電難”的問題可想而知。

由于一線城市地貴價高，土地的稀缺性決定了充電樁的建設難以“遍地開花”，用技術的手段來提升充電速率似乎是一條可行性路徑。

以特斯拉在今年3月發布的超級充電樁V3為例，其峰值功率提升到 250kW，15 分鐘時間可充入 50% 電量，按照長續航後驅版本的續航來算，可以續航300公裡。總體可以節約 50%的充電時間。

超級充電樁極大縮短充電時間

超級充電樁極大縮短充電時間

相比于在超級快充領域一枝獨秀的特斯拉，蔚來汽車也在加快自己的超級快充布局。

據有關媒體流出的消息顯示，蔚來汽車即将發布的NIO Power Charger超級充電樁可能會有三種形式：1. 總功率為300kW的充電線路分出4-6個充電槍，每個充電槍最大功率為105kW，系統将根據當前充電樁使用情況，動态分配各槍充電功率。2. 依靠換電站的配合建立超級充電樁。3. 功率為120kW的充電樁，配2把充電槍。

按照車和家創始人李想的理解，充電功率達到 200kW，相當于電動車進入了 3G 時代，而達到 350kW，則相當于進入 4G 時代。

“超級快充能大幅節約充電所需時間，意味着通勤效率的提升。”惠充電創始人、充電樁聯盟發起人李志博在接受新材料在線®采訪時表示，在一些極端場景下，這種效率的提升會非常有用。

“相比于特斯拉的 V2 超充，在V3 上從 8% 充到 90%，能節省三分之一的時間。”李志博解釋，隻有在跑長途的狀态下，電動汽車才需要充分壓榨電池的剩餘電量，且格外在意充電時間，并且還要求充到比較滿電的狀态。

然而，與特斯拉相比，國内的新能源車企對超級快充似乎并不是特别熱衷，業内鮮有像特斯拉這樣追求極緻快充的案例。

“這主要涉及到不同車企所定位的消費群體存在較大的差異性。”李志博認為，跟特斯拉的高端定位不同，國内車企更講究性價比，即使是充電也需要考慮到更多消費群體的實際需求。

“對于買特斯拉的人群來說，時間遠比為充電花費的金錢更為重要。”李志博進一步解釋，相比于購買特斯拉的人群，更多的消費者在乎的是充電的性價比，尤其是市内的短途出行，大多數人會選在晚上使用慢充。

能否快充 涉及系統性的挑戰

是否喜歡快充，由消費者說了算，但能否實現快充則考驗整個充電樁産業鍊的配套是否完善。

基于超級快充的大功率充電系統需要在整車和充電樁兩個層面，同時來解決電壓和電流問題。

據了解，目前國内新能源汽車行業把使用交流電的家用充電樁充電功率控在10kW以内，界定為慢充。而使用直流電在50-60kW範圍的功率進行充電的系統叫做快充。像特斯拉這樣的145kW（V2）快充系統則遠高于普通快充，這也是V3被特斯拉命名為“ SuperCharger”（超級充電站）的原因。

目前國内主流的電動汽車電壓都400V左右，也就是說電池、電機、電控等相關系統的工作電壓均在這個範圍，如果電動汽車的充電功率設定在120kW，那麼充電的電流就有120kW/400V=300A，這明顯高于國内電動汽車内部線路能夠承受的電流250A 。

那麼，為什麼特斯拉可以做到大幅提升超充功率？

超級快充涉及整個系統的配套

超級快充涉及整個系統的配套

“歸根結底主要還是因為電芯——Model 3 的 21700 圓柱電芯支持更大的充電倍率（2.2C），而之前的 18650 電池，充電倍率在 1.5C 左右的水平。”比克電池一位不願具名的研發工程師告訴新材料在線®，這也是為什麼特斯拉的V3超級充電樁隻支持 Model 3 車型跑到 250kW，而 Model S/X 卻做不到的原因。

與此同時，電壓等級的升高對高壓電氣安全也需要進行進一步評估。

在欣旺達電動汽車電池有限公司系統研究院總工程師鄭偉偉看來，超級快充還要面臨充電時的熱管理方面的挑戰。

“快速充電時，電流較大，動力電池及充電系統的發熱量也很大，這對車輛的熱管理系統來說是一個很大的挑戰。”鄭偉偉認為，在超級快充下，需要對動力電池的系統安全進行重新設計，特别是要提高熱管理的效率，這對探索直接冷卻在車上的使用以及非車載冷卻系統來說，均是可能存在的挑戰。

值得注意的是，上馬超級快充，還涉及到車載功率器件的選擇和電氣系統方面的挑戰。

“随着電池電壓的的不斷升高，對車載的電力電子的功率器件來說，是新的考驗。”李志博告訴新材料在線®，由于技術的限制，目前隻有部分國外的廠商能提供相關的産品，這對國内車企來說，專利壁壘及整車的成本控制都是難以跨越的障礙。

高倍率材料是配套超級快充的關鍵

值得注意的是，要讓電動汽車用上超級快充的話，除了配套電網的升級改造，還需要針對配套的動力電池進行專門的優化，其涉及的電池材料體系也必須圍繞高倍率性能進行重構。

“由于超級快充對動力電池的倍率有較高要求，對電池的壽命也有很大影響，因此，配套的電池廠需要探索對電池内阻的降低，并對正負極材料等進行專門的優化。”上述專業人士表示，超級快充對電池開發來說，也是很大的挑戰。

“锂離子在锂電池内部正負極、電解質及其界面的遷移能力決定了锂電池的高倍率充放電性能。”中國科學院成都有機化學研究所研究員範未峰告訴高速新材料在線®，锂電池的倍率性能取決于锂離子的遷移速度，而這些都與正負極等材料息息相關。

“快充時，锂離子的遷移的速率加快會對锂電池的性能産生影響。”範未峰進一步解釋，在快充時，锂離子需要加速瞬時嵌入到負極中。這對負極的快速接收锂離子的能力挑戰很大。普通化學體系的電池在快充時負極會出現副産物，從而影響電芯的循環和穩定性。

超級快充與高倍率電池材料密切相關

超級快充與高倍率電池材料密切相關

矛盾之處在于，對于負極材料來說，锂電池在高倍率充放過程中很難保持較高的容量。

“在常規情況下，锂電池的高容量與高倍率性能很難同時兼顧。”範偉峰認為，锂電池快充的技術的核心就是在不影響電芯壽命和可靠性的前提下，通過化學體系和設計優化，加速锂離子在正負極移動的速度。

基于這樣的原因，業界把高倍率的動力電池與能量型的動力電池區分開來。目前，國内在新能源乘用車領域，絕大多數是能量型的動力電池，而高倍率的快充電池多用在商用車上。

當然，國内也有少數動力電池企業已經研發生産出針對快充的高倍率動力電池。

公開資料顯示，甯德時代的超級鐵锂快充産品已經批量應用在商用車領域，可實現10分鐘内充滿85%，循環壽命高達10000次以上。已有2600餘台搭載甯德時代超級快充産品的電動大巴在市場上運行，運行狀态良好。

“超級快充讓人看到提升通勤效率來緩解裡程焦慮的曙光，但是目前來看，國内車企在快充上跟特斯拉之間的差距短時間内難以趕上。”崔東樹認為，隻有補齊新能源汽車的基礎設施，電網、動力電池、車載配套電氣設備等方面的短闆，中國快充的時代才能真正開啟。

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