發(fā)展超快充技術(shù)需要平衡好車輛技術(shù)、電池技術(shù)、充電設(shè)備、電網(wǎng)支持、熱管理、安全措施、成本等多方面,且目前市場(chǎng)上支持的車輛和設(shè)施還很少,想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣應(yīng)用還需較長(zhǎng)時(shí)間的市場(chǎng)沉淀。
在這個(gè)言必談“快充”甚至“超充”的時(shí)代,如何確保動(dòng)力電池的安全與可靠性再度成為了業(yè)界人士關(guān)心的議題。在前不久舉行的中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇上,寧德時(shí)代CTO高煥在談到當(dāng)下新能源汽車快速發(fā)展的現(xiàn)狀時(shí)提出,為了超充而過多犧牲電池的可靠性、壽命、安全,甚至是能量密度,這都是不可取的。電池產(chǎn)品應(yīng)該考慮綜合性能,而不是過度偏向某一個(gè)方面。
對(duì)此,中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)技術(shù)部副主任、高級(jí)工程師劉鍇在接受《汽車縱橫》采訪時(shí)直言,發(fā)展超快充要在平衡好車輛技術(shù)、電池技術(shù)、充電設(shè)備、電網(wǎng)支持、熱管理、安全措施、成本等多方面因素后,才會(huì)被市場(chǎng)普遍接受?!皬漠?dāng)前的電池技術(shù)特性來看,有明確數(shù)據(jù)顯示,長(zhǎng)期使用大功率充電方式給車輛補(bǔ)能會(huì)給電池壽命和安全性帶來顯著的負(fù)面影響。”劉鍇指出,從市場(chǎng)生態(tài)來看,當(dāng)前市場(chǎng)上能夠支持超大功率充電技術(shù)的車輛和設(shè)施還很少,想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣應(yīng)用還需較長(zhǎng)時(shí)間的市場(chǎng)沉淀。
充電倍率最高已達(dá)10C
為了實(shí)現(xiàn)“充電像加油一樣快”的美好愿景,國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車最高的充電倍率已經(jīng)從5C、6C,上升到了 前不久,比亞迪在超級(jí)e平臺(tái)技術(shù)發(fā)布暨漢L、唐L預(yù)售發(fā)布會(huì)上,官宣了一項(xiàng)革命性的技術(shù)突破一一兆瓦閃充技術(shù)。比亞迪表示,該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了最高充電倍率達(dá)到10C,最大充電功率達(dá)到1000kW,并喊出了“油電同速”的口號(hào)。
上文提及的“C”用來表示電池的充放電能力倍率,是一個(gè)衡量電池充電快慢的指標(biāo),定義為充電電流與電池額定容量的比值,1C表示用1小時(shí)將電池從 1 0 0 % 放電至 0 % 所用的電流值。在不考慮電池容量(電池大?。┑那闆r下,可以簡(jiǎn)單理解為,C的系數(shù)越大,充電速度越快。據(jù)巨灣技研總裁裴鋒介紹:“國(guó)際上早在2018年就推出了XFC極速快充的定義。從 0 %~8 0 % 的充電時(shí)間在10分鐘之內(nèi)叫做超快充,15分鐘換算過來就是3C,10分鐘之內(nèi)就是 ,
按照這一定義,目前國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)上擁有超快充技術(shù)的企業(yè)主要包括小鵬汽車、嵐圖汽車、比亞迪、理想汽車、巨灣技研以及華為等,其中多數(shù)較高的充電倍率為5C和6C。值得關(guān)注的是,原本作為高端車型配備的超充技術(shù)正在不斷降低門檻小鵬汽車日前宣布,2025款G6、G9車型“標(biāo)配5C快充”,這意味著超快充技術(shù)將直接下放至20萬元以下的主流消費(fèi)價(jià)格帶,如果其他車企跟進(jìn)的話,超快充技術(shù)的市場(chǎng)滲透率有望迎來快速提升。有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),到2025年,支持高電壓快充的車型滲透率將超過三成。
長(zhǎng)期使用會(huì)顯著影響電池壽命和安全性
然而,就目前的技術(shù)水平和市場(chǎng)環(huán)境來看,超快充技術(shù)還不太適合消費(fèi)者長(zhǎng)期頻繁使用?!耙磺屑夹g(shù)發(fā)展的前提必須以高安全和低成本為前提。”劉錯(cuò)告訴記者,從當(dāng)前的電池技術(shù)特性來看,有明確的數(shù)據(jù)顯示,長(zhǎng)期使用大功率充電方式給車輛補(bǔ)能,會(huì)給電池壽命和安全性帶來顯著的負(fù)面影響。
此前有一位博主在社交平臺(tái)上分享了來自中汽研和天津大學(xué)的研究成果。該研究主要觀察在不同充電倍率后全部以1C電流放電的衰減情況,所有樣品都在30度恒溫箱里測(cè)試。最終結(jié)果顯示,1C充電和1C放電循環(huán)1400圈后電池容量為9 2 . 5 % ,2C充電和1C放電循環(huán)1400圈后電池容量為 8 0 % ,但在4C充電和6C充電的情況下,分別充放電循環(huán)1000圈和700圈后電池容量卻分別降到了 7 2 . 5 % 和 7 5 % 。該博主認(rèn)為,超快充的影響不光是電池容量下降,還會(huì)造成電池放電功率的下降。如果有用戶長(zhǎng)期頻繁使用超快充技術(shù),還將面臨續(xù)航里程和動(dòng)力性能的雙重下降,而且隨著內(nèi)阻的增加,充放電過程電池發(fā)熱也更嚴(yán)重,安全隱患也慢慢增加。
前不久,比亞迪在舉行的超級(jí)e平臺(tái)技術(shù)發(fā)布暨漢L、唐L預(yù)售發(fā)布會(huì)上,官宣了一項(xiàng)革命性的技術(shù)突破——兆瓦閃充技術(shù)。比亞迪表示,該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了最高充電倍率10C,最大充電功率達(dá)到1000kW,并喊出了“油電同速”的口號(hào)。
近日,有媒體分享了清華大學(xué)歐陽明高院士團(tuán)隊(duì)的最新研究?jī)?nèi)容。報(bào)道稱,頻繁使用120kW以上超充的電池,循環(huán)壽命較慢充縮短 4 0 % 。其核心破壞機(jī)制直指鋰析出現(xiàn)象:快充時(shí)鋰離子被迫以超常規(guī)速度嵌入負(fù)極,部分鋰原子來不及嵌入石墨層,在負(fù)極表面沉積形成金屬鋰枝晶。這些微觀“利刃”不僅永久消耗活性鋰(導(dǎo)致容量衰減),更有可能刺穿隔膜引發(fā)短路。
基于此,目前業(yè)界普遍認(rèn)為,快充技術(shù)僅適用于偶爾急需補(bǔ)能的場(chǎng)景,并不適合長(zhǎng)期使用。北京理工大學(xué)電動(dòng)車輛國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室曾給出了日常電動(dòng)汽車充電的“黃金法則”:日常使用將充電上限設(shè)為 90 % ,每周至少1次慢充至 1 0 0 % 用于電池校準(zhǔn);超充頻次控制在每月3次以內(nèi);在電池溫度低于 或高于
時(shí)禁用超充。
新標(biāo)準(zhǔn)已出臺(tái),要求更嚴(yán)苛
值得注意的是,考慮到快充技術(shù)對(duì)電池的多方面影響,相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求正在變得越來越嚴(yán)格。
3月28日,工業(yè)和信息化部組織制定的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》(GB38031-2025)(以下簡(jiǎn)稱《安全要求》)正式發(fā)布,將于2026年7月1日起開始實(shí)施。《安全要求》除了首次將動(dòng)力電池“不起火、不爆炸”上升為強(qiáng)制性要求,并且新增了底部撞擊測(cè)試外,還特別新增了快充循環(huán)后安全測(cè)試。該測(cè)試對(duì)象為2 0 % SOC充電至 8 0 % SOC時(shí)、總充電時(shí)間不超過15min的電池單體,技術(shù)要求則為300次快充循環(huán)后進(jìn)行外部短路測(cè)試,做到不起火、不爆炸。
此外,據(jù)劉鍇介紹,GB/T20234.3-2023《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第3部分:直流充電接口》的標(biāo)準(zhǔn)也已發(fā)布實(shí)施。新標(biāo)準(zhǔn)在保留我國(guó)現(xiàn)行的直流充電接口技術(shù)方案、確保新老接口通用兼容的基礎(chǔ)上,大幅提升了充電性能,還增設(shè)了主動(dòng)冷卻、溫度監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)要求。劉錯(cuò)指出,這些改進(jìn)將顯著提升傳導(dǎo)充電連接裝置在各種環(huán)境下的適應(yīng)性、安全性和可靠性,從而更好地滿足直流小功率至大功率充電的多樣化需求,也為我國(guó)發(fā)展超大功率充電技術(shù)做好了標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)備。但劉鍇強(qiáng)調(diào),在實(shí)際應(yīng)用中,有的企業(yè)把充電過程中的最大電流放大到超出了國(guó)標(biāo)限值,就這一點(diǎn)而言,尤其需要加強(qiáng)充電過程的熱管理以確保充電的安全性。
車企要練好“綜合平衡術(shù)”
基于此,劉鍇指出,發(fā)展超快充技術(shù),要在平衡好車輛技術(shù)、電池技術(shù)、充電設(shè)備、電網(wǎng)支持、熱管理、安全措施、成本等方面的因素后,才有望被市場(chǎng)普遍接受。
“花大量的時(shí)間和精力去優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)和配方,所縮短的充電時(shí)間反而越來越少,邊際效應(yīng)遞減明顯,這也是自前業(yè)內(nèi)普遍不太重視超過8C以上充電倍率電池研發(fā)的原因?!痹趧㈠e(cuò)看來,超高功率充電還可能增加電池短路和熱失控的風(fēng)險(xiǎn),因此需要更先進(jìn)的安全防護(hù)措施,同時(shí)還需要更精確的電池管理系統(tǒng)(BMS)實(shí)時(shí)監(jiān)控電池狀態(tài),防止過充或過熱。此外,充電接口和電纜的安全設(shè)計(jì)也需要加強(qiáng),以防正高壓電弧或其他安全隱患。
另一個(gè)不容忽略的問題是充電樁市場(chǎng)。據(jù)了解,目前市面上主流的商用充電樁基本都還停留在2C的水平。根據(jù)中國(guó)充電聯(lián)盟最新公布的全國(guó)電動(dòng)汽車充換電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行情況,在全國(guó)1374.9萬臺(tái)公共充電樁中,高功率段的充電樁,包括360kWgt; P? 2 4 0 k W ( 4 . 1 % )、 4 8 0 k Wgt; P? 3 6 0 k W L( 1 . 3 % )和 P? 4 8 0 k W "( 1 . 3 % ) ,合計(jì)市場(chǎng)份額占比僅為 6 . 7 % 。有分析指出,這是因?yàn)閱巫湔窘ㄔO(shè)成本高達(dá)200萬元,是普通快充站的5倍,加之受限于搭載6C超快充技術(shù)車輛的滲透率和用戶使用頻次,投資回報(bào)周期可能長(zhǎng)達(dá)5年至8年,因此直接減少了充電樁企業(yè)布局超充站的熱情。
“總體來看,超大功率充電技術(shù)無論對(duì)車,還是對(duì)電池來說都是技術(shù)高點(diǎn)。我相信這將引發(fā)汽車企業(yè)和電池企業(yè)的又一輪技術(shù)競(jìng)賽,從而對(duì)我國(guó)持續(xù)保持新能源汽車產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)起到巨大推動(dòng)作用。”但劉錯(cuò)認(rèn)為,具備技術(shù)可行性并不必然直接決定市場(chǎng)的選擇。就當(dāng)前的需求而言,超大功率快充技術(shù)的首要應(yīng)用場(chǎng)景,主要還將集中在沒有改造空間的老舊居民區(qū)的電動(dòng)汽車用戶,出租、物流等時(shí)間成本較高的運(yùn)營(yíng)車輛用戶,以及高速路長(zhǎng)途行駛的車輛用戶等3大類用戶群體中,想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的推廣應(yīng)用還需較長(zhǎng)時(shí)間的市場(chǎng)沉淀。