“8分钟充电80%”“充电5分钟，续航300公里”……
动力电池充电倍率正不断“卷”向新高度。从2022年3C电池上车，到2023年4C、5C推出，如今，6C超快充电池竞速赛也已打响。今年以来，以亿纬锂能、欣旺达、蜂巢能源等为代表的动力电池厂商纷纷发布6C超充电池新品。据知情人士透露，宁德时代、比亚迪等龙头企业也即将发布6C超快充动力电池新品。
“电池快充涉及复杂的材料体系和工艺。为了实现6C快充，既要在电芯层面'扛得住'，又要在系统层面做好有效防护；不断创新材料体系的同时，在压实、面密度、内阻等方面做好平衡。待快充市场发展成熟后，不仅是6C，相信7C和8C也有可能实现并推广。”中国化学与物理电源行业协会秘书长王泽深告诉《中国电子报》记者。
6C竞速赛打响
“C”指动力电池充电倍率，从理论上来讲，动力电池支持充电倍率即可以在几分之一小时内充满电。而在实际充电过程中，一般以峰值倍率为标准，即充电过程中最大峰值倍率达到“几C”即可被称作超充。由此而言，6C电池技术，可以让动力电池在短短10分钟内充电至80%，实现补能500~600公里，因此在今天6C也是超快充的“代名词”。
近年来，随着动力电池技术的不断突破，现有液态锂离子电池能量密度逐渐接近“天花板”，动力电池快充技术迭代飞速，成为行业发展新方向。各大动力电池厂商竞相推出或即将发布超充、快充电池解决方案。
今年4月，欣旺达发布两款快充新品，采用先进快充技术和高能量密度材料，超快充长寿命负极创新技术，充电峰值倍率达6C；随后6月，亿纬锂能发布大圆柱电池新产品Omnicell全能电池，具备6C快充能力，可实现电动汽车“充电5分钟续航300公里”；紧接着7月，蜂巢能源发布两款超充电池新品，其中一款基于三元体系的6C超充电池，可做到充电5分钟，续航500~600km。
由广汽集团孵化的巨湾技研在快充技术方面则更进一步，早在2022年，就推出6C版三元锂电池，并率先搭载在广汽AION V Plus 70极速快充版上，实现在7.5分钟内将电池电量从0充至80%，创造了当时“电动汽车最快充电技术”的纪录，并成为目前全球唯一可规模量产的6C倍率的汽车动力电池。去年，巨湾技研推出凤凰电池，号称可实现最高8C的极速充电，0至80%充电仅需6分钟。
此外，业内人士也向《中国电子报》记者透露，宁德时代、比亚迪等龙头企业也即将发布6C超快充动力电池新品。中创新航曾表示，将在2024年第四季度量产支持6C充电倍率的46系大圆柱电池。长城汽车的6C倍率超快充电芯，目前也已进入验证阶段。
业内专家纷纷表示，6C电池的出现，意味着电动汽车的充电速度迎来新突破，在缓解消费者补能焦虑的同时，进一步拉动电池行业发展。
“从成本和性能的平衡来看，当超充发展到10分钟以内，在能量密度、成本、充电时间等方面较为兼顾，足够满足绝大多数消费者的需求。待快充市场发展成熟后，不仅是6C，相信7C和8C也有可能实现并推广。”王泽深指出。
欣旺达品牌营销总经理郑露蓉告诉《中国电子报》记者，当前，补能焦虑仍是限制消费者购买纯电动汽车的主要因素之一。只有市面上有更多标配超充电池的新能源车，充电行业才能良性发展，也将反哺新能源车销售。
如何实现6C？
向6C快充挺进，离不开领先技术的支持。“电池快充涉及复杂的材料体系和工艺。为了实现6C快充，既要在电芯层面'扛得住'，又要在系统层面做好有效防护；不断创新材料体系的同时，在压实、面密度、内阻等方面做好平衡。”王泽深强调。
首先，在材料端，可继续开发新型正负极材料，如高容量、高压实、高电压的正极材料和快速锂离子传输的负极材料；搭配使用低黏度溶剂电解液、快充石墨及黏结剂、正极颗粒纳米化、超薄涂布设计等，以支撑更高倍率的充电。
当前，业界有观点认为，为了让动力电池在追求快充的同时，兼顾更加全面的性能，可以将基础的磷酸铁锂材料和三元材料进行“混搭”使用。
对此，王泽深分析指出，单从材料角度看，三元材料的导电性能优于磷酸铁锂材料，容量发挥也优于磷酸铁锂材料，更容易实现6C倍率；而磷酸铁锂的主要优势则在于成本和安全。若是将磷酸铁锂与三元混搭，的确能改善高倍率电池部分安全性能，并且降低成本，但同时也会牺牲一定的能量密度。
“磷酸铁锂材料的主要优势在于不易发生热失控，这对于高倍率充电尤为重要，可以减少快充时的安全风险以及实现成本低。”蜂巢能源技术中心副主任高飞进一步解释称，蜂巢能源目前已经完成“两者掺混”体系的创新，研究数据显示，三元和磷酸铁锂材料不同比例的掺混会表现出不同的脱嵌锂离顺序，从而表现出不同的充放电能力以及循环性能。
其次，电池充电倍率越高，产热越多，因此快充电池需要更强大的冷却系统来抑制温度，保证安全性。
“实现6C快充后，电池温度基本都会超过50℃甚至60℃，电芯热失控的风险更高。”高飞介绍道。
为应对6C充电带来的散热挑战，在电芯设计上，可进行结构创新，在提升电芯体积利用率的同时，减轻固有结构件的重量；在模组层面，可使用大面液冷技术等；在系统层面，则可以考虑提升电压平台，降低电芯容量；并加强热管理散热设计，以多面冷却（大面、大面+底面等）提升系统换热效率。
值得一提的是，宁德时代的麒麟电池架构，核心便是大面积水冷技术，不同于平铺在电芯底部的液冷系统，麒麟架构是将液冷板置于电芯之间，这样更大面积的散热保证了电池包的性能。蜂巢能源则通过定向优化电芯结构、提升结构导热散热能力，缓解快充倍率增加带来的电芯升温挑战。相较于行业平均水平，其结构温升可降低近10℃。此外，蜂巢能源还在系统层引入环绕式热管理设计，并配合纳米高分子相变材料，不仅散热面积提升了400%，均温性也提升了50%，实现电芯高效冷却。
超充网络亟待完善
从理想MEGE、问界M9，到极氪007、小米SU7……超快充已成为如今新车发布的标配。不过，要想推动超快充加速落地，光有充电倍率更高的电池还不够，还需要高功率充电桩的配合。
据了解，目前，市面上存在慢充、快充和超充三种充电桩，业内通常将功率120KW以上的直流充电桩称为“超充桩”。
在王泽深看来，缺乏大功率超级充电桩配套，是目前6C技术落地推广面临的最大挑战。“目前，市场超充桩的建设成本是几倍于慢充桩，用户使用超充桩价格也高于慢充桩。因此，要想普遍推广6C技术，超充充电成本也需要降低。这就需要政府部门对超充电池-车-充电桩产业链企业，给予一定政策引导和支持。”王泽深说道。
近年来，全国多地出台相关政策，竞相建设超充站。深圳计划到2025年，建设超充站300座，“超充／加油”数量比在国内率先达到1∶1；2030年，超充站将增至1000座，完成超充骨干网建设，超充比加油更方便。重庆提出到2025年，建成超充站2000座、超充桩4000个的目标。截至目前，重庆建成以及在建的超充站约500座，超充桩大约800个，数量规模均居全国前列。
有专家指出，更快的充电速度对电网负荷具有很高的要求，一座城市大规模建设“超充”不仅对电网提出很高的要求，也需要协调城市发展的其他各方力量，做好各方在用电方面的平衡，才能让“超充”既方便车主，又不影响城市其他方面的正常运转。
重庆市经济信息委党组书记、主任王志杰提出，要打造全国一流的便捷超充城市，不仅要打造“超充+快充+便充”的充电生态，打造“制造+研发+服务”的产业生态，更要打造“桩端+车端+电网端”的智能生态，要加大对大数据、云计算、人工智能等关键技术研发的支持力度，加快推进重庆数字捷充平台上线运营，实现全市超充站数字化管理，引导全市公共充电站、桩全量接入，建成使用便捷、能力强大的充电服务平台。
“充电网络是重要的新型基础设施，要兼顾社会效益与经济效益。在超充、6C的竞逐发展中，充电速度的加快不仅要兼顾社会效益与经济效益，还要兼顾电池与整车技术发展，这是一项系统工程，只有各方同频，才能在平衡中同步推进，让超充快速落地。”华为数字能源总裁侯金龙表示。（记者 张维佳）
转自：中国电子报
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