充電慢、充電難依舊是電動(dòng)車(chē)無(wú)法顛覆燃油車(chē)的“阿喀琉斯之踵”。為了解決這一問(wèn)題，高電壓平臺(tái)技術(shù)和與之配套的超級(jí)充電樁是目前最被看好的解決方案之一。受限于硅基IGBT功率元器件的耐壓能力，之前電動(dòng)車(chē)高壓系統(tǒng)普遍采用的是400V電壓平臺(tái)?；谠撾妷浩脚_(tái)的充電樁中，如果想要進(jìn)一步提高充電功率、縮短充電時(shí)間，就需要將電壓平臺(tái)從400V提升到800V、1000V甚至更高的水平，來(lái)實(shí)現(xiàn)高壓系統(tǒng)的擴(kuò)容

高壓快充需要“車(chē)載電壓、電池、充電樁”三大方向同步升級(jí)配套共同發(fā)展才能實(shí)現(xiàn)

▍高壓充電樁元年

數(shù)據(jù)顯示今年1-6月，我國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施增加130.1萬(wàn)臺(tái)。其中公共充電樁增量同比上漲228.4%，私人充電樁增量同比上漲511.3%

上半年公共充電樁和私人充電樁增量均大幅超過(guò)去年全年。政策面上對(duì)充電樁大力支持，高壓快充作為其中的一項(xiàng)，所以2022年被稱作新能源汽車(chē)高壓快充元年。充電慢、充電難一直是新能源汽車(chē)面臨的難題，為了突破這一瓶頸，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈紛紛加快電動(dòng)化轉(zhuǎn)型步伐；通過(guò)800V高壓快充技術(shù)，解決續(xù)航和充電效率這兩大短板，800V高壓快充隨之成為各大純電動(dòng)車(chē)型的網(wǎng)紅技術(shù)。進(jìn)入2021年后高壓快充路線受到越來(lái)越多主機(jī)廠的青睞，先是現(xiàn)代、起亞等國(guó)際巨頭發(fā)布800V平臺(tái)，之后比亞迪、長(zhǎng)城、廣汽、小鵬等國(guó)內(nèi)主機(jī)廠也相繼推出或計(jì)劃推出800V平臺(tái)

高壓快充體驗(yàn)將會(huì)成為電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)差異化體驗(yàn)的重要標(biāo)準(zhǔn)。新能源車(chē)上半場(chǎng)拼的是電機(jī) 、電池，下半場(chǎng)拼的是充電樁和智能化

▍碳化硅 800V

有了800V高壓，電能在電路上的損耗相比傳統(tǒng)的400V系統(tǒng)會(huì)更少，而且充電功率也會(huì)因?yàn)殡妷旱奶岣叨?。目前滿足車(chē)規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的功率半導(dǎo)體器件中，最主流的硅基IGBT耐壓等級(jí)在600-750V，但能在800V平臺(tái)上使用的高壓IGBT產(chǎn)品并不多，還存在著損耗高、效率低的缺點(diǎn)

這時(shí)候，碳化硅功率管的優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來(lái)了，碳化硅屬于寬禁帶器件，其擊穿場(chǎng)強(qiáng)是硅材料器件的十倍，因而可以用更小的尺寸實(shí)現(xiàn)更高的耐壓，當(dāng)前碳化硅功率管可支持1700V的MOSFET阻斷電壓，非常適合高壓應(yīng)用。而且碳化硅器件導(dǎo)通電阻低，關(guān)斷時(shí)漏電流小，可顯著提升電源模組效率；碳化硅器件導(dǎo)熱率是硅基器件的三倍，能夠承受更高的工作溫度，從而降低了散熱要求；而碳化硅器件反向恢復(fù)電流極低，可以在相對(duì)應(yīng)硅基器件3至5倍的工作頻率進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而降低了對(duì)電容和磁性元件的性能要求，可以用重量更輕、成本更低的電容和電感來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)模塊，這對(duì)電動(dòng)汽車(chē)減輕重量、延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間很有意義

通過(guò)將硅基IGBT替換成碳化硅器件，不僅可以改善器件的整體性能，降低散熱設(shè)計(jì)難度，而且可以降低整車(chē)的成本。雖然碳化硅功率器件比IGBT這類(lèi)的硅功率器件價(jià)格貴，但由于其損耗低，重量輕，可以有效增加整車(chē)?yán)m(xù)航能力，從而減少電池模組裝車(chē)，達(dá)到降低整車(chē)成本

▍車(chē)企逐步采用800V碳化硅高壓平臺(tái)

8月份開(kāi)始啟動(dòng)預(yù)訂9月份正式上市的新能源車(chē)小鵬G9。該款車(chē)亮點(diǎn)之一是所采用的Xpower 3.0動(dòng)力系統(tǒng)上，所有的部件都是 800V級(jí)別的，這是國(guó)內(nèi)首款基于800V高壓SiC平臺(tái)的量產(chǎn)車(chē)，為了提升充電速度，小鵬不僅僅只是將電驅(qū)系統(tǒng)的兼容電壓提升，而且還大幅提升了兼容電流，如今可達(dá)600A以上。學(xué)過(guò)高中物理我們應(yīng)該記得，功率等于電流乘以電壓，那么這輛車(chē)支持的充電功率即為600A乘以800V，等于480kW！再結(jié)合近日，小鵬汽車(chē)發(fā)布了小鵬S4超快充，這是國(guó)內(nèi)首個(gè)量產(chǎn)的800V超快充平臺(tái)，快充再配合小鵬G9可做到“車(chē)樁結(jié)合”，實(shí)現(xiàn)最快充電5分鐘，增加續(xù)駛里程200km

這個(gè)充電速度的補(bǔ)充作用和效率遠(yuǎn)超目前市面的充電樁。除了小鵬汽車(chē)外，業(yè)內(nèi)多家企業(yè)均在積極布局高壓快充。2022年內(nèi)，搭載800V系統(tǒng)的極狐阿爾法S、小鵬G9、長(zhǎng)城機(jī)甲龍將陸續(xù)上市。東吳證券的分析表示，800V級(jí)高電壓方案的實(shí)現(xiàn)，將會(huì)使充電功率突破400kW，預(yù)計(jì)會(huì)實(shí)現(xiàn)充電5分鐘，增加續(xù)駛里程200～300km，將大幅緩解充電焦慮。2019年，車(chē)企開(kāi)始關(guān)注800V高電壓方案，2021～2022年更多車(chē)企高端車(chē)型采用800V快充，2023～2024年將不斷有新平臺(tái)使用800V高電壓

▍欣旺達(dá)超級(jí)快充電池年內(nèi)量產(chǎn)

9月3日，欣旺達(dá)超級(jí)快充動(dòng)力電池產(chǎn)品發(fā)布會(huì)暨供應(yīng)商大會(huì)在棗莊會(huì)展中心舉行，欣旺達(dá)攜最新快充產(chǎn)品切入動(dòng)力電池快速賽道。發(fā)布會(huì)上，欣旺達(dá)電動(dòng)汽車(chē)電池有限公司發(fā)布了旗下超級(jí)快充動(dòng)力電池產(chǎn)品——SFC480，該產(chǎn)品最大充電功率達(dá)480kW，實(shí)現(xiàn)充電5分鐘續(xù)航200km，充電10分鐘續(xù)航400km，一次充電續(xù)航可達(dá)700km，并提供10年質(zhì)保

據(jù)悉，欣旺達(dá)發(fā)布的超級(jí)快充電池技術(shù)主要源于欣旺達(dá)在HEV高倍率電池技術(shù)方面的積累，同時(shí)在材料、結(jié)構(gòu)、工藝等方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新

1材料創(chuàng)新方面，欣旺達(dá)超級(jí)快充電池采用高電壓低鈷Ni60正極體系，并采用復(fù)合包覆和R元素?fù)诫s技術(shù)方案，改善了正極材料的產(chǎn)品性能，使該電池同時(shí)具備高能量密度和快充和高安全性能

2工藝創(chuàng)新方面，開(kāi)發(fā)出復(fù)合多孔電極技術(shù)，較傳統(tǒng)工藝使電芯電極厚度增加約15%，以獲得更高的能量密度和更好的動(dòng)力學(xué)性能

3結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面，采用疊片&無(wú)連接片鏈接技術(shù)，電芯100%采用CT檢測(cè)技術(shù)，使疊片精度達(dá)到±0.1mm，同時(shí)采用CCD在線檢測(cè)防止不良率流出，進(jìn)一步保障疊片精度；采用無(wú)連接片連接技術(shù)，使電芯內(nèi)阻降低3%，超充溫升降低2℃

與此同時(shí)，該超級(jí)快充電池在系統(tǒng)層面還導(dǎo)入全新一代3D液冷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)-20℃低溫下能量保持率高于85%，體積利用率達(dá)到72%以上，全系產(chǎn)品無(wú)熱擴(kuò)散。同時(shí)該系統(tǒng)還具備高擴(kuò)展性，支持正置和倒置的電芯配置，還可以擴(kuò)展到CTB/CTC平臺(tái)

▍800V 架構(gòu)下電機(jī)面臨兩大要求

在傳統(tǒng)400V架構(gòu)下，永磁電機(jī)容易發(fā)熱退磁，在800V架構(gòu)下，電機(jī)面臨兩大要求，軸承防腐蝕和增強(qiáng)絕緣性能。在技術(shù)路線中采取的是扁平線+油冷的技術(shù)，以提升電機(jī)功率密度和效率。所以材料端關(guān)注防腐和絕緣，技術(shù)端關(guān)注扁平線，應(yīng)用范圍能夠擴(kuò)大三倍以上

▍高壓直流繼電器是新能源汽車(chē)的核心部件

高壓直流繼電器是新能源車(chē)的安全閥，在車(chē)輛運(yùn)行時(shí)進(jìn)入連接狀態(tài)，在車(chē)輛發(fā)生故障時(shí)可將儲(chǔ)能系統(tǒng)從電器系統(tǒng)中分離。目前，新能源汽車(chē)需要配備5-8個(gè)高壓直流繼電器。未來(lái)高壓繼電平臺(tái)推廣帶來(lái)直流繼電器單車(chē)價(jià)值量的提升。假設(shè)22年單價(jià)200元/個(gè)，并逐年提升，2025年800V平臺(tái)下，高壓直流繼電器市場(chǎng)空間接近30億元，復(fù)合增長(zhǎng)率202.6%。是零部件中增速最快的部分

▍負(fù)極材料

負(fù)極材料是快充性能的決定性環(huán)節(jié)。鋰離子在石墨層之間的脫嵌速度決定了電池的快充性能。目前提升負(fù)極材料倍率性主要有三條路線

1第一條路線 是二次造粒，在一定溫度和壓強(qiáng)下，將物料置入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨并篩分

2第二條路線 是碳化，表面碳包覆

3第三條路線 為采用硅碳負(fù)極材料。其中最有技術(shù)含量和未來(lái)最大應(yīng)用場(chǎng)景的應(yīng)該是硅碳負(fù)極材料

硅具有超高的理論嵌鋰容量，約為炭材料的十倍，且具備與石墨類(lèi)似的充放電平臺(tái)，通過(guò)制作工藝和形貌能夠改善硅材料的電化學(xué)性能，將單質(zhì)硅負(fù)極材料制造工藝納米化能夠顯著提高硅材料的性能

穩(wěn)定硅材料的表面SEI膜，這個(gè)方向相對(duì)來(lái)說(shuō)最有價(jià)值

持續(xù)在硅基負(fù)極上進(jìn)行投入，具備技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品積累，目前已建設(shè)完成中試產(chǎn)線，并有產(chǎn)品向客戶進(jìn)行送樣測(cè)試的公司是真正的硅碳負(fù)極材料公司

編輯：黃飛