雖然近年來新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，動力電池技術(shù)取得長足進(jìn)步，但是充電時(shí)間過長的問題一直廣受消費(fèi)者詬病。而超級快充技術(shù)的迅速發(fā)展,則能夠有效緩解這種補(bǔ)能焦慮。今年以來，眾多電池企業(yè)都在爭相發(fā)布新的快充電池技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品，5C、6C電池已經(jīng)成為快充技術(shù)競爭的新高地。

今年9月，上汽通用汽車與寧德時(shí)代共同推出行業(yè)首個(gè)6C超快充磷酸鐵鋰電池，將于明年起在新升級的奧特能準(zhǔn)900V高壓電池架構(gòu)上投入使用。該電池融合電池領(lǐng)域多項(xiàng)原子級的快充科技，包括超電子網(wǎng)正極技術(shù)、第二代石墨快離子環(huán)技術(shù)、超高導(dǎo)電解液配方、納米級超薄SEI固體電解質(zhì)界面膜、優(yōu)化的高孔隙率隔離膜等，充電5分鐘續(xù)航可增加200公里以上。

在此之前兩個(gè)月，蜂巢能源宣布其第二代短刀快充磷酸鐵鋰電芯已經(jīng)在上饒、鹽城兩個(gè)基地完成對客戶的大批量交付，并在供應(yīng)商大會上分別針對純電和混動領(lǐng)域發(fā)布了5C磷酸鐵鋰短刀電芯、6C三元超充電芯和4C混動短刀電芯——800V混動三元龍鱗甲電池。

更早之前，億緯鋰能發(fā)布全新大圓柱Omnicell全能電池，具備6C快速充電能力，在常溫25℃時(shí)可實(shí)現(xiàn)充電5分鐘續(xù)航300公里;國軒高科發(fā)布5C超級快充G刻電池，可實(shí)現(xiàn)充電9.8分鐘補(bǔ)能80%，充電一刻鐘補(bǔ)能90%;欣旺達(dá)發(fā)布閃充電池3.0——LFP欣星馳電池、NCM欣星耀電池，充電峰值倍率達(dá)6C，平均充電4.5C，僅需10分鐘就能充電至80%。

01

關(guān)鍵的決定因素

快充有望使電動汽車“充電像加油一樣快”，其技術(shù)發(fā)展迭代趨勢已經(jīng)逐漸明朗化。作為助力實(shí)現(xiàn)電池快充的關(guān)鍵材料，超充電池負(fù)極材料的技術(shù)創(chuàng)新引起市場廣泛關(guān)注。不少業(yè)內(nèi)人士指出，負(fù)極材料是快充技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵性的決定因素，目前電池快充的瓶頸主要在于負(fù)極材料。

“已有大量研究表明，正極材料對鋰電池的快充影響不大，主要是負(fù)極材料?！毙胚_(dá)證券表示，對于負(fù)極而言，除了正常的鋰離子嵌入、脫嵌過程外，還會出現(xiàn)一些異常：如負(fù)極的嵌鋰空間不足、鋰離子嵌入負(fù)極阻力太大、鋰離子過快從正極脫嵌但無法快速等量嵌入負(fù)極，還存在鋰離子在負(fù)極上沉積為鋰金屬、而非嵌入負(fù)極的析鋰反應(yīng)。

電池充電過程的本質(zhì)是鋰離子從正極往負(fù)極遷移的過程。國軒高科電池研究院三元分院副院長汪亞軍也指出，在快充模式下，鋰離子瞬時(shí)脫嵌并遷移嵌入負(fù)極，這就要求負(fù)極具備極高的嵌鋰能力，否則可能出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會產(chǎn)生鋰枝晶，導(dǎo)致電池壽命下降甚至出現(xiàn)短路情況。

對石墨材料進(jìn)行性能改進(jìn)，特別是采用多層涂布技術(shù)，使其形成多梯度、多孔隙的結(jié)構(gòu)，是提升負(fù)極材料離子傳輸速率的主流手段。另外，從提升快充性能的主流技術(shù)路線來看，負(fù)極碳化包覆是實(shí)現(xiàn)快充的必要條件。

“倍率性能主要取決于負(fù)極，快充的負(fù)極材料為兼顧倍率與容量性能，可能需要進(jìn)行二次造粒并采用碳化包覆工藝。”招商證券指出，造粒環(huán)節(jié)基本決定了負(fù)極材料粒徑大小，而碳化包覆相當(dāng)于在石墨外表面形成緩沖層，都有助于提高倍率性能。同時(shí)，快充可能會提高負(fù)極環(huán)節(jié)的技術(shù)壁壘，進(jìn)而提升中高端市場的集中度。

02

材料技術(shù)升級

當(dāng)下，眾多負(fù)極材料廠商都在大力加碼快充技術(shù)。近期，國家知識產(chǎn)權(quán)局信息顯示，貝特瑞申請一項(xiàng)名為“一種快充氧化亞硅負(fù)極材料及其制備方法與應(yīng)用”的專利。該發(fā)明通過固相工藝制得快充氧化亞硅負(fù)極材料，在保證材料的容量、首效和循環(huán)性能等各項(xiàng)指標(biāo)不降低的前提下，可顯著提升材料的快充性能，同時(shí)電池的各方面性能將得到大幅度提高。

電池中國注意到，杉杉股份今年4月發(fā)布公告稱，已突破高能量密度快充技術(shù)瓶頸，該公司消費(fèi)類快充產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)5C產(chǎn)品的批量出貨及6C產(chǎn)品的噸級供貨。同時(shí)，該公司動力類快充產(chǎn)品也已實(shí)現(xiàn)4C、5C產(chǎn)品的規(guī)?；?yīng)，且6C產(chǎn)品已完成客戶定型。

據(jù)璞泰來透露，該公司已研發(fā)推出快充負(fù)極新品，可以滿足6C的性能要求，并得到下游客戶的積極反饋，同時(shí)通過自身粘結(jié)劑的配合和原料的創(chuàng)新能夠?qū)崿F(xiàn)8C/10C快充?！邦A(yù)計(jì)公司2024年負(fù)極材料出貨中，快充產(chǎn)品占比將得到進(jìn)一步提升，主要目標(biāo)客戶包括下游動力和消費(fèi)電子客戶。”

據(jù)翔豐華透露，該公司針對快充需求已研發(fā)出高能量密度兼顧快充性能的人造石墨負(fù)極材料和快充長壽命B型二氧化鈦負(fù)極材料產(chǎn)品，并已移交客戶測試。目前該公司正在積極接觸德國大眾、韓國SK On、日本松下等國際知名車企和鋰電池企業(yè)。

除此之外，中科電氣表示，公司的高壓快充以及超充類負(fù)極材料產(chǎn)品成功在客戶端得到批量應(yīng)用，今年上半年，隨著相關(guān)車型的上市也帶動了該公司快充類負(fù)極材料產(chǎn)品出貨量的增加。同時(shí)在硅基負(fù)極材料、新型碳材料、鋰金屬負(fù)極等新型負(fù)極材料方面均有開發(fā)和產(chǎn)品布局。

隨著眾多企業(yè)紛紛發(fā)力快充技術(shù)，電動汽車行業(yè)將快速向超快充時(shí)代邁進(jìn)。業(yè)內(nèi)機(jī)構(gòu)預(yù)測，2025年支持高壓快充的3C以上電池需求量將達(dá)350GWh，占國內(nèi)電動汽車動力電池裝車量的59%，快充電池的加速滲透將助推負(fù)極材料技術(shù)升級與市場進(jìn)一步增長。