钜大LARGE | 点击量：1815次 | 2019年04月10日
未来快充动力电池市场依然存在刚需，但规模短时间内起不来
快充技术本身是个好技术，但目前限制较多。目前来看，主流的客户却希望用夜间时间充电，只有10%左右的客户因为充电场站不足，会选择快充的方式。未来快充动力电池市场依然存在刚需，但规模短时间内起不来。
在今年三月召开的两会上，人大代表、合肥公交党支部副书记李祥斌提到，“作为新能源汽车的重要阵地，公交车电池的续航能力不容乐观。由于电池体积大、充电慢、储存电量少等因素，制约了新能源公交车快速发展。希望国家可以增加投入，在锂电池快充技术上加快研发力度，提升公交车续航能力。”
事实上，提升动力电池的能量密度和快充性能，被认为是当前解除消费者续航里程焦虑问题的可行路径。所谓快充，就是在极短时间之内将电池电量充满。电动汽车快充是指充电电流大于1.6C的充电方式，也就是说从0%充电到80%时间小于30分钟。目前，行业内已有多家电池企业对快充展开布局。
剑指用户“里程焦虑”快充技术缘何叫好不叫座？
多家企业布局电池快充技术
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
截至目前，包括钛酸锂、多元复合锂和磷酸铁锂在内的多种技术路线已经在国内快充市场上展开激烈的拉锯战，从性能来看几种技术路线各有优劣。据了解，目前已经有电池企业号称自己的快充技术已可以做到8C甚至10C，这就意味着搭载该电池的电动车最快6分钟即可将电池充满，优势非常明显。
只不过，尽管快充技术优势明显，但实际上快充电池应用始终不太理想，多局限在新能源客车领域。有车企负责人表示，“快充客车车型很难推，今年上半年基本推不动。”在非快充电池能量密度迅速提升、成本大幅下降的行业背景下，有人甚至认为快充电池将成为名副其实的鸡肋产品，将逐渐走向没落。
快充电池技术日趋完善
总体来看，目前主流的快充电池技术主要分为三类，即是钛酸锂快充电池、锰酸锂快充电池、磷酸铁锂及三元快充电池。其中，钛酸锂动力电池是以负极材料命名，正极采用三元材料，以珠海银隆、微宏动力为典型代表。从性能来看，钛酸锂电池低温性能优越、安全性和循环使用性较好，充电倍率高。
但是钛酸锂目前突出的问题有两点：首先，能量密度相对较低，在政策、市场均要求不断提升能量密度的压力下，钛酸锂的市场前景堪忧；其次，受高成本小金属材料如钛、镍以及钴的影响，钛酸锂电池成本明显要高于其他快充技术路线。截止目前，也仅有少量款搭载钛酸锂电池的车型进入推荐目录。
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珠海银隆钛酸锂快充电池
锰酸锂快充电池具备功率性能优、放电倍率性能高、低温性能好，电压频率高等突出的特点，且在三元上游原材料疯涨的态势下，锰酸锂的成本优势正在逐步突显。近年来，锰酸锂快充电池在插电式混合动力客车领域占比增长比较显著，代表企业有中信国安盟固利、亿鹏新能源、微宏动力等。
据了解，此前微宏动力发布的MpCO电池采用了高容量高功率锰酸锂正极材料，单体能量密度达到170wh/kg，可实现15分钟快充，在保持快充与长寿命能力的基础上，相比钛酸锂更具成本优势。但锰酸锂的缺点也很明显，如循环寿命不够长，能量密度低、高温性能等方面仍然需要实现突破等。
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微宏动力欧洲展出的MpCO快充电池
基于上述情况，有企业将研发方向转向成本较低、安全性较强的磷酸铁锂材料。经过不断尝试，通过晶粒细化、表面碳包覆、晶胞元素掺杂等手段对磷酸铁锂进行改性，成功提高了磷酸铁锂的导电性能，使传统的磷酸铁锂材料具备了快充属性。其特点是技术成熟、成本低廉、安全性较好、能量密度适中。
除磷酸铁锂外，多元复合材料也成为快充电池的探索方向，三元材料便是其中最重要的尝试。三元材料快充电池主要通过负极的碳基材料改性，增加了负极碳基材料的孔隙，使锂离子迁移和嵌入的通道数量大幅增加。通过高比能量的材料搭配，使三元电池产品在满足快充的前提下，能量密度也得到提升。
前不久，电动汽车大功率充电试点专题研讨会在宁德成功召开。会议期间，CATL向参会代表展示了采用“超级铁锂+高能量密度快充石墨”体系的超级铁锂电池充电过程。该产品容量为60Ah，可进行5C充电，演示过程用时7分12秒，就完成20%至80%的充电，而完成100%充电，仅耗时13分8秒。
据了解，CATL超级铁锂电池5C速充型产品系统能量密度在70Wh/kg以上，3C高能型产品在115Wh/kg以上，循环寿命达10000次。此外，CATL开发的三元体系快充电池，实现15分钟内从5%充电到85%，能量密度190Wh/kg，循环寿命达2500次。未来在保证4C快充前提下，能量密度升至210Wh/kg。
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宁德时代超级铁锂电池“快离子环”技术
CATL快充电池项目负责人王升威博士表示，在石墨负极表面，CATL采用了独到的“快离子环”技术，相当于在石墨的表面打造出一圈高速跑道，大大提高了锂离子在石墨层的嵌入速度，使修饰后的石墨兼具超级快充能力和高能量密度的特性，具备4-5C快充能力，实现10-15分钟快速充电。
综合来看，磷酸铁锂及三元快充电池是在技术最为成熟的电池体系内进行的优化和潜力挖掘，工艺及材料成本相对较低，再结合成熟的技术背景及稳定的产品性能，磷酸铁锂及三元快充电池发展潜力更大。据悉，CATL开发的能量密度190Wh/kg、15分钟满充的电池已具备批量生产能力，将应用于乘用车。
截止目前，快充动力电池主要应用于新能源客车领域。但从市场发展方向来看，未来乘用车的增速及市场规模将高于客车。因此，未来快充类动力电池的消费结构也将会向这类车型偏移。而综合三类快充动力电池的性能来看，磷酸铁锂及三元系或将最终脱颖而出，成为未来快充市场，特别是乘用车的主流。
规模化推广应用尚需时日
然而，在与众多新能源车企的接触中可知，具备诸多优势的快充电池技术在实际应用中似乎并不很受“待见”。业内人士分析认为，快充电池不受待见原因主要有三方面：1、快充电池技术不够成熟；2、建快充充电站很难，对电网冲击较大；3、快充电池成本高，采用能量型动力电池更加实惠。
“目前常规的锂电池都可实现快充，但电池容量会迅速衰减失效。而只有经过特别设计的快充电池才能够胜任电动车的高强度使用。”业内人士提到，快充造成电池的不可逆容量损失，续航变少，电池以及线路温度升高，寿命降低等，如果长期使用快充技术，在极端的情况下，很有可能导致安全事故。
王升威提到，现阶段大部分电芯厂是通过增大电流的方式来实现快充的，大电流下电池及充电系统的发热量也大，对车辆的热管理系统也是很大的挑战，提高热管理的效率，探索直接冷却在车上的使用，及非车载冷却系统等均是可能的挑战。同时需要解决充电时材料微观膨胀和崩塌、电解液分解等难题。
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快充会影响电网的稳定性？
而在充电方面，快充的功率可达350kW，这对现有电网瞬时负担很大，可能会影响电网的稳定性。同时，由于充电设施的设计及铺设的滞后可能对快充推广带来负面影响。快充充电桩要么建在起点，要么建在终点。若城市规划不清楚，初始建站点、充电设施配套都是政府和运营商较难以决断的问题。
除此之外，道路运营商通常不拒绝使用快充车辆，但谈到价格满脸不情愿，因为快充动力电池价格比磷酸铁锂电池要贵。随着电池电流和电压的升高，对车载的电力电子的功率器件是新的挑战。而由于技术的限制，只有部分国外的厂商能提供相关产品，这涉及到专利及整车成本提升，是车企最不愿看到的。
“时间是有机会成本的，节约充电时间非常重要。从导向来说，研发快充动力电池是没问题的。”成都兴能总裁蒋文春表示，当前快充电池单位成本比较高，这个会在发展过程当中解决，随着快充电池能量密度提高，单位成本将随之降低。与此同时，随着城市规划水平的提高，将更利于快充充电设施建设。
而在此前财政部、工信部、科技部、发改委四部委发布了《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》中，对于非快充类新能源客车、乘用车以及商用车的系统能量密度做出了具体要求，而对非快充类车型仅要求充电倍率需要大于3C。由此可见，政策对于快充电池的门槛还是比较低的。
剑指用户“里程焦虑”快充技术缘何叫好不叫座？
目录对快充客车仅有3C倍率要求
“要真正实现新能源车的市场化推广，让消费者更加放心、便捷地使用新能源车，发展高安全、快充、长寿命的电池技术是必然趋势。首先，安全是我们需要考虑的问题。其次电池需要具备快充能力才可满足消费者的机动性需求，有效缓解用户的里程焦虑。”微宏动力市场总监宋寒提到。
而据了解，微宏动力锰酸锂快充电池、珠海银隆钛酸锂电池在新能源客车领域均已有成熟的应用。而CATL超级铁锂快充产品已批量用在商用车领域，已有2600余台搭载CATL超级快充产品的电动大巴在运行。而CATL用于乘用车的三元快充技术，目前已能实现350公里续航、15分钟内完成充电，已与多家乘用车企业洽谈合作。
而对于未来快充动力电池的市场走向，CATL市场总监杨琦的观点比较客观：“快充技术本身是个好技术，但目前限制较多。目前来看，主流的客户(90%)是希望用夜间电的，只有10%左右的客户因为充电场站不足，可能会选择快充的方式。未来快充动力电池市场依然存在刚需，但规模在短时间内大不起来。”
