在未来，实现快充技术普惠性降本、并通过车网互动减少电网压力，将成为快充赛道的竞争重点与发展方向。
从上海车展来看，快充技术已成为国内外中高端纯电车型标配。最为抓人眼球的当为造车新势力。理想首款纯电车型搭载了宁德时代4C麒麟电池，充电10分钟增加400公里续航。蔚来ES6的800V车型仅需12分钟充电10%-80% SOC。小鹏G6全系标配800V高压快充，实现5分钟补能超200公里。此外，传统车企的新能源汽车品牌，如长安深蓝、阿维塔、仰望、腾势、智己、岚图等普遍支持3C-4C快充。广汽自研的电池可应用于6C快充场景。国际品牌如起亚EV6、现代IONIQ 5、奥迪Urbansphere、宝马iX1等车型也开始以高压、大功率快充作为主打亮点。预计2023 年起 3C及以上快充将成为主流车型标配，同时车企加快导入800V高压平台，至2025年主流车型将均会支持高压快充。车企纷纷认可快充并导入车型标配的逻辑在于：当前，国内外主力电动乘用车续航普遍突破600公里，高端车型突破1000公里，消费者续航焦虑逐步化解，但随之而来的，是愈发紧迫的补能便捷性需求。另一方面，在产品路线出现同质化趋向的背景下，快充成为少数几个能够创造差异性降维优势的技术场景。如果说2020是电动汽车快充技术的启动期，2021-2022年是技术成熟阶段，则当前已经进入市场鏖战与基础设施普及阶段。不过，快充是一个高度复杂的系统性工程，从三电、到充电桩、电网层面都需要全新调整。以800V高压平台为例，需要车企及三电企业对电芯及系统、各高压零部件的绝缘、耐压等级，铜排的载流、耐高温能力设计等进行系统性升级。动力电池作为平台架构中的重要一环，在电动汽车“快充革命”中扮演了至关重要的角色，围绕于此，宁德时代、中创新航、蜂巢能源等一大批动力电池企业已经进行积极布局。在动力电池环节，电池快充能力取决于电芯负极快速嵌锂能力、电解液导电率以及电池系统的热管理能力等多个能力。
快充时，锂离子需要加速瞬时嵌入到负极。这对负极快速接收锂离子的能力挑战很大。若负极没有高速嵌锂能力，则会出现析锂甚至锂枝晶，进而导致电池容量不可逆衰减和缩短使用寿命；此外，电解液也需要较高导电率，同时要求能抗高温、阻燃、防过充。另一方面，大功率快充会带来发热量的大幅增加，高压电池包的热管理至关重要。
一般而言，在电池包的安全设计上，可以通过应用隔热性能更高的隔热材料，例如陶瓷隔热垫、云母板，进行热扩散防护。但在被动热防护之外，主动热防护方案也至关重要。上海车展上，各家动力电池企业也围绕材料创新及整包热管理两方面“大展身手”。此前，宁德时代的超快充技术已经涵盖电子网、快离子环、各向同性石墨、超导电解液、高孔隙隔膜、多梯度极片、多极耳、阳极电位监控等。
各向同性技术使得锂离子可以从360度嵌入石墨通道中，实现充电速度的显著提升；阳极电位监控可实时调整充电电流，使电池在无析锂副反应的安全范围内发挥最大的充电能力，实现极限充电速度与安全的平衡。三元版麒麟电池采用了高镍正极+硅基负极体系，能量密度可达255Wh/kg，支持5分钟快速热启动及10min充电80％。但充放电过程中硅的体积膨胀可高达400%，活性材料易从极片上脱离，引起容量快速衰减，同时形成不稳定的SEI膜。因此宁德时代的导电材料采用了1.5~2纳米管径的单壁碳纳米管，对硅负极束缚力更强，导电网络更充分，即使硅负极颗粒发生体积膨胀并开始出现裂缝时，仍可通过单壁碳纳米管保持良好连接。此外，麒麟电池的电解液采用LiFSI，并使用FEC添加剂，在负极形成氟化锂，离子半径小，能及时修复裂缝。热管理方面，麒麟电池将液冷系统和隔热垫集成于多功能弹性夹层中置于电芯之间，相对于传统的整块铺设在电芯上方的液冷板方案，换热面积扩大了4倍。得益于更大的冷却面积，电芯的控温效率提升了50%。立式冷却板打造横向相对隔离空间，纵向电芯间有膨胀补偿片+绝热气凝胶，有效隔热实现“零热失控”。在800V高压快充领域，中创新航布局了方形和极速超充大圆柱两条路线。其方形产品支持4C快充，大圆柱支持6C快充。方形电池方案上，中创新航基于800V高压平台研制了全新铁锂电池与中镍高压三元电池，去年均搭载于小鹏G9车型，实现20分钟充电10-80%。中镍高压三元电池通过构筑多维高速导锂通道，不断提升锂、镍资源的利用率；同时通过多元素均质掺杂、元素定向梯度分布等多项技术的运用，在获得高能量密度的同时，最大限度实现产品安全和性能稳定。此前，特斯拉通过无极耳技术解决圆柱电池体积增大后内阻和发热量问题，满足高能量密度、快充功率等性能要求，带火了46系大圆柱。但中创新航认为，特斯拉的无极耳技术虽然解决了电流路径的问题，但是将电芯壳体作为路径，电流的流经路径还是比较长；并且壳体本身是钢，而钢的导电性并不优异。今年4月，中创新航首发了“顶流”电池，采用一体化装配技术，打造极耳直连顶部一体式集流盘。通过一体式集流盘设计，相较普通的无极耳电池，“顶流”电池实现电流流经路径下降70%，ACR（交流内阻）下降27%，DCR（直流阻抗）下降40%，结构内阻下降50%，空间利用率提升3%。在化学体系创新上，中创新航还通过原创“极质”电解液技术，革新快充体系设计。2022年9月，欣旺达发布旗下超级快充动力电池产品——SFC480，该产品最大充电功率达480kW，实现充电5分钟续航200km，充电10分钟续航400km，一次充电续航可达700km。材料创新方面，SFC480采用高电压低钴Ni60正极体系，并采用复合包覆和R元素掺杂技术方案，改善了正极材料的产品性能，使该电池同时具备高能量密度和快充和高安全性能。同时，SFC480在系统层面还导入全新一代3D液冷技术，实现-20℃低温下能量保持率高于85%，体积利用率达到72%以上，全系产品无热扩散。上海车展上，欣旺达发布了升级之后的“闪充电池”，具有超快充、欣安全、特耐用等特点，进一步支持电动汽车续航1000公里，10分钟可从20%充至80% SOC。闪充电池的关键技术包括欣旺达自主设计的闪充硅材料技术、高安全中镍正极、硅基体系电解液技术、全生命周期自适应超充策略、高精密涂布&叠片技术等。蜂巢能源在正极材料上采用前驱体定向生长的精密控制技术，将电芯内部阻抗降低10%以上，负极材料采用液相包覆技术，在石墨表面包覆无定形碳，进一步将电芯阻抗降低至20%负极；电解液也采用了含硫添加剂/锂盐添加剂等低阻抗添加剂体系；隔膜采用高孔隙陶瓷膜，提升隔膜导离子能力同时可兼顾耐热性，达到快充及安全的平衡。2022年，蜂巢能源进一步为高能量密度电池方案研发了纳米网硅负极技术，涵盖筑网束硅技术、硅碳融合技术、双层包覆技术等，循环寿命较进口同类产品提升10%。目前，纳米网硅负极已经搭配高镍正极，在蜂巢能源4695大圆柱电芯上实现应用，实现能量密度≥300Wh/kg。龙鳞甲电池作为蜂巢能源全新一代高安全动力电池系统化解决方案，可兼容铁锂、三元、无钴等全化学体系方案，续航里程最高可达 1000+km，覆盖 1.6C-6C 快充体系。龙鳞甲采用创新的热电分离设计，其热失控排泄通道位于电池包底部，电气连接区位于电池包侧部。电芯发生热失控时，高温气液混合物以最短路径沿着排泄通道迅速排出，解决了热失控难题。另外，龙鳞甲采用双面冷却设计，让电芯大面积和冷却板接触，让冷却板迅速带走电芯的热量，换热能力较一般水平提升70%。既可提升非充电场景下电池包的安全，也可显著提升电动车快充场景的安全性。作为较早推进46系大圆柱、并率先获得国际客户定点的电池企业，亿纬锂能表示其4695大圆柱电池将于今年三季度量产交付，46系列电池已经在荆门工厂小批量生产。 上海车展上，亿纬锂能透露，其46系列大圆柱电池采用自研全极耳结构及镍+硅碳材料体系，具备设计、制造、回收标准化特征，可围绕46mm直径做不同的高度，灵活利用空间可兼容各种车型。其4695 BEV模组冷却主要是通过侧面蛇形管路进行，每两排电芯之间放置一个液冷板。与麒麟电池、龙鳞甲电池思路类似，亿纬锂能整体泄压设计朝下，每个支架对应留有孔位，支架下方放置云母板。亿纬锂能还在发布会推出π电池系统，支持9分钟快充，拥有“π”型冷却技术，在电芯顶部及左右两侧构建传热通道，实现立体传热，解决快充发热问题；在CTP集成技术基础上，应用高效复合新型材料和胶黏剂，使系统减重10%，实现小空间、低重量、高续航。此外，亿纬锂能还推出了方形叠片、BEV方形系统、12V/48V电池系统产品等。BEV方形系统采用大面高效液热技术和高分子涂层保温技术，低温性能表现优异；3C快充电芯、大面液冷均温技术支持超快充；基于模块集成+CTP技术，应用钢铝复合箱体，实现高集成、轻量化；主动热控技术与气电隔离技术可保障系统全生命周期NTP。第二代高功率、高集成度48V电池系统，采用集成式液冷系统，实现高效的热管理目标；高功率和低阻抗电池系统的设计，可实现高脉冲放电性能；集成液冷技术、极致均温均衡技术为循环寿命保驾护航。巨湾技研采用独特的新型导电剂材料和系统性的工程设计，电芯采用高倍率改性正负极材料和高电导电解液，在电极内都构建高效的三维导电网络，提高了锂离子的嵌入\脱出的动力学性能。配合最高可达900V的高电压平台，电池最大充电速度是现在普通电池的6倍以上，最大充电功率480kw，能做到7.5分钟充电0%-80%。上海车展首日，合创汽车发布上市的纯电旗舰MPV V09上搭载了巨湾技研为其定制开发生产的12MinXFC电池包，可实现充电10分钟续航400km。这款 XFC 极速电池包采用了>200Wh/kg 高能量密度极速电芯材料，应用新型导电剂，以及高效热管理系统，可确保不少于 40 万公里的常年常温极速快充，支持 V09 实现全生命周期的极速充电。另外，XFC 电池在极限热失控试验中，做到了热失控触发后电池包 24 小时无明火，能够保障汽车使用过程中的安全性和耐用性。 此外，瑞浦兰钧“问顶"电池、孚能科技SPS大软包方案、捷威动力海绵系统等，也针对快充场景下的材料创新与整包热管理进行了针对性开发。值得注意的是，行业人士指出，快充电池的电芯成本比普通电池至少高5%-8%，叠加超充桩的投资成本高达普通直流桩的几倍，当前布局800V高压平台车型的仍然以头部车企为主。中期来看，在成本上，车企还无法实现将800V高压快充覆盖至15万元以内的车型。因此在10万元-20万元的汽车市场中，混动车型表现将更为突出；但在20万元以上市场中，超快充技术将推动纯电车型保有量进一步扩大。在未来，实现快充技术普惠性降本、并通过车网互动减少电网压力，将成为快充赛道的竞争重点与发展方向。声明：本文章属高工锂电原创（微信号：weixin-gg-lb），转载请注明出处。商业转载请联系（微信号：zhaochong1213）获得授权。
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