業(yè)內(nèi)認(rèn)為，在新能源汽車電池容量短期內(nèi)無(wú)法得到顛覆性突破的情況之下，可以通過(guò)快充技術(shù)來(lái)滿足市場(chǎng)需求，以及解決新能源汽車?yán)m(xù)航里程短的“痛點(diǎn)”。
所謂快充，顧名思義就是在極短時(shí)間之內(nèi)將電池充滿。電動(dòng)汽車快充是指充電電流大于2C的充電方式，也就是說(shuō)充電時(shí)間要小于30分鐘。據(jù)了解，目前已經(jīng)有電池企業(yè)的快充技術(shù)可以做到8C甚至10C，這就意味著，電動(dòng)車最快6分鐘即可將電池充滿。
然而從目前的使用范圍來(lái)看，快充技術(shù)在新能源汽車領(lǐng)域還未大面積的普及，只有少數(shù)新能源汽車采用了快充技術(shù)。但在3C產(chǎn)業(yè)內(nèi)快充的使用已非常成熟，成為3C產(chǎn)品的熱點(diǎn)和賣點(diǎn)。如三星采用的Quick Charge、OPPO VOOC閃充、聯(lián)發(fā)科 Pump Express等。
業(yè)內(nèi)認(rèn)為，在新能源汽車電池容量短期內(nèi)無(wú)法得到顛覆性突破的情況之下，可以通過(guò)快充技術(shù)來(lái)滿足市場(chǎng)需求，來(lái)解決新能源汽車?yán)m(xù)航里程短的痛點(diǎn)。那么，什么是快充技術(shù)？目前市場(chǎng)運(yùn)用情況如何？以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是怎樣的？
充電難成新能源車推廣難點(diǎn)
快充技術(shù)興起
相比于傳統(tǒng)燃油車幾分鐘加滿油，新能源汽車充滿電則需要幾個(gè)小時(shí)，在電量不夠用的情況下，如何快速充電成為新能源車普及的關(guān)鍵?？斐浼夹g(shù)的適時(shí)出現(xiàn)，只需要十幾分鐘甚至幾分鐘就可將電動(dòng)車充滿電，大大提升了充電效率，用戶也可利用零碎時(shí)間來(lái)給自己的愛(ài)車充電。
受此影響，快充技術(shù)成為不少動(dòng)力電池企業(yè)研究的方向。“由于快充技術(shù)的市場(chǎng)需求非常大，在最近這幾年里，涉及快充技術(shù)的包括了微宏動(dòng)力、寧德時(shí)代、銀隆新能源等多家動(dòng)力電池企業(yè)。”微宏動(dòng)力副總裁仝志明表示。
仝志明進(jìn)一步提到，只有實(shí)現(xiàn)“充電五分鐘，能跑一整天”的美好愿望，新能源汽車才有可能走進(jìn)千家萬(wàn)戶，甚至成為消費(fèi)者使用的主流汽車。
此外，對(duì)于新能源汽車制造商來(lái)說(shuō)，如何提高續(xù)航能力是其一直關(guān)注的焦點(diǎn)，快充技術(shù)作為提升續(xù)航能力的重要一環(huán)，能夠解決新能源汽車?yán)m(xù)航里程短的痛點(diǎn)，所以，快充技術(shù)必將成為新能源汽車產(chǎn)業(yè)一個(gè)重要的發(fā)展方向。
據(jù)了解，特斯拉85千瓦時(shí)電池使用超級(jí)充電站（120KW）40分鐘可充80%，普通家用插座要24小時(shí)以上，微宏動(dòng)力LTO電池使用了快充技術(shù)，充滿相同電僅需15分鐘；而近期保時(shí)捷也開(kāi)發(fā)出800V快速充電技術(shù)，能夠在15分鐘內(nèi)將Mission E 的電池充到 80%。
快充技術(shù)開(kāi)始成為新能源汽車市場(chǎng)迎合消費(fèi)者的“套路”，也成為相關(guān)汽車企業(yè)營(yíng)銷的重要“賣點(diǎn)”。比如前面提到的保時(shí)捷Mission E，能夠在15分鐘內(nèi)將電池的電量充至 80%左右，成為最能打動(dòng)消費(fèi)者的性能之一。
盡管快充技術(shù)讓快速充電成為現(xiàn)實(shí)，充電時(shí)間大大縮減，但也在不斷的在挑戰(zhàn)著電池材料和電池設(shè)計(jì)的物理極限，甚至是威脅著電池的壽命。那么，快充技術(shù)到底是通過(guò)什么手段實(shí)現(xiàn)的呢？其背后有沒(méi)有什么隱患呢？
“光鮮亮麗”的背后
快充技術(shù)的核心就是在不影響電芯壽命和安全性的前提下，通過(guò)改變化學(xué)體系和設(shè)計(jì)的優(yōu)化，加速鋰離子在正負(fù)極移動(dòng)的速度。普通化學(xué)體系的電池在快充時(shí)負(fù)極會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的副產(chǎn)物，影響電芯的循環(huán)和穩(wěn)定性，還需匹配大功率充電器，所以不是所有電池都適合快充。
怎么解決這個(gè)“瓶頸”呢？業(yè)內(nèi)人士表示，一般的解決方案是，通過(guò)采用特殊設(shè)計(jì)的負(fù)極材料（如HC，SC，特殊處理的石墨）來(lái)使負(fù)極具有承受快充的能力。在快充時(shí)，正極只作為鋰離子源。只要負(fù)極可承受大電流，三元、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈦酸鋰都用于快充。
“目前常規(guī)的鋰電池都可實(shí)現(xiàn)快充，但電池容量會(huì)迅速衰減失效。而只有經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)的快充電池才能夠勝任電動(dòng)車的高強(qiáng)度使用，才具有商業(yè)上的意義。”仝志明解釋道，快充有三種不同的實(shí)現(xiàn)形式：一是電壓不變，提高電流；二是電流不變，提升電壓；三是電壓和電流均提高。
仝志明介紹，目前微宏動(dòng)力推出的快充技術(shù)主要有三種，首先是鈦酸鋰電池，以鈦酸鋰代替石墨作為負(fù)極，實(shí)現(xiàn)快充和超長(zhǎng)壽命；其次是2013年，微宏在原有的基礎(chǔ)上把快充電池的能量密度提升了50%；而今又推出了第三代快充電池，能量密度再度提升50%。
值得注意的是，實(shí)現(xiàn)快充必須要解決充電時(shí)材料的微觀膨脹和崩塌、電解液的分解等問(wèn)題，而現(xiàn)階段大部分電芯廠是通過(guò)增大電流的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)快充的。因此在材料選擇上，一般會(huì)通過(guò)高倍率的負(fù)極材料來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如LTO這種特殊的負(fù)極材料。
總的來(lái)說(shuō)，快充就是在不斷地挑戰(zhàn)電池技術(shù)的材料和設(shè)計(jì)的物理極限，但同時(shí)也在威脅著電池的使用壽命和安全。眾所周知，快充給動(dòng)力電池最直接的影響就是發(fā)熱，那么快充帶來(lái)的發(fā)熱問(wèn)題會(huì)不會(huì)直接導(dǎo)致安全事故？
“快充造成電池的不可逆容量損失，續(xù)航變少，電池以及線路溫度升高，電池系統(tǒng)壽命降低等，長(zhǎng)期大倍功率使用快充技術(shù)，在極端的情況下很有可能導(dǎo)致安全事故。”蘇州金龍首席技術(shù)顧問(wèn)王世強(qiáng)提到。
王世強(qiáng)進(jìn)一步解釋道，目前20C的都有，比如電動(dòng)航模飛機(jī)，但是受充電設(shè)備，電池PACK和車輛高壓系統(tǒng)的影響，新能源汽車能夠穩(wěn)定3C充電已經(jīng)非常不容易。（所謂的20C就是3分鐘充滿電，3C就是15分鐘充75%的電）。
專家認(rèn)為，做好電池的管理系統(tǒng)也是快充技術(shù)的一部分，真正意義上的快充技術(shù)已經(jīng)匹配了解決散熱的設(shè)計(jì)。因此在電芯設(shè)計(jì)、pack設(shè)計(jì)上都很有講究，都需要解決溫度均衡的問(wèn)題。
而據(jù)公開(kāi)資料顯示，目前歐洲的車輛設(shè)計(jì)均使用液冷和空調(diào)系統(tǒng)來(lái)解決電池的熱管理問(wèn)題，國(guó)內(nèi)最近主流車廠也在迅速把原有的風(fēng)冷或者自然冷卻方式升級(jí)為液冷，這也引領(lǐng)了新的技術(shù)趨勢(shì)。
“真正的快充技術(shù)就是能解決在快充時(shí)仍能保持超長(zhǎng)循環(huán)壽命的技術(shù)。目前最好的技術(shù)能夠在十分鐘充滿的情況下保持20000次循環(huán)壽命，相比傳統(tǒng)鋰電池在慢充狀態(tài)下的壽命還長(zhǎng)10倍。”仝志明表示。
快充技術(shù)典型代表
受市場(chǎng)需求的拉動(dòng)，目前快充技術(shù)呈現(xiàn)出“百花齊放，百家爭(zhēng)鳴”的態(tài)勢(shì)。而做得比較有影響力的有：微宏鈦酸鋰快充技術(shù)、CATL（寧德時(shí)代新能源）磷酸鐵鋰快充技術(shù)、珠海銀隆納米鈦酸鋰快充技術(shù)。
微宏鈦酸鋰快充技術(shù)：
首先是微宏動(dòng)力，早在2011年微宏動(dòng)力已率先將快速充電技術(shù)投入到商業(yè)運(yùn)營(yíng)中。時(shí)至今日其產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)了三次更新?lián)Q代。第一代是PLTO鈦酸鋰快充技術(shù)；第二代是 LPCO電池快充技術(shù)；第三代THINPACK電池與快速充電系統(tǒng)，并向中國(guó)市場(chǎng)推廣。
在實(shí)際應(yīng)用方面，微宏動(dòng)力憑借四大核心技術(shù)：改性鈦酸鋰材料（LptoTM）技術(shù)、多孔復(fù)合碳材料(LpCOTM)技術(shù)、高孔隙率高透氣性隔膜技術(shù)和液冷成組技術(shù)先后研制出鈦酸鋰快充電池和多元復(fù)合鋰快充電池。充電速度多元復(fù)合鋰10-15分鐘，鈦酸鋰10-12分鐘。
只不過(guò)，微宏快充技術(shù)在負(fù)極采用了能量密度較低的硬碳和LTO，在能量密度方面損失較大；而且其正極采用了高電壓的三元材料，在安全性和高溫下的壽命方面，均存在著較大的風(fēng)險(xiǎn)，所以在對(duì)安全性和壽命要求較高的電動(dòng)大巴領(lǐng)域的長(zhǎng)期可靠性還有待市場(chǎng)驗(yàn)證。
寧德時(shí)代新能源磷酸鐵鋰快充技術(shù)：
CATL即寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司，在快充電池有多年研究和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，其技術(shù)與ATL的手機(jī)快充電池技術(shù)一脈相承。目前，ATL的手機(jī)電池快充技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在oppo、華為、魅族等品牌手機(jī)，每年出貨量接近1億顆/年。
據(jù)媒體公開(kāi)報(bào)道，CATL的大巴快充電池技術(shù)主要是對(duì)于傳統(tǒng)經(jīng)典材料進(jìn)行優(yōu)化和深層挖掘潛力，保證安全性、成本以及綜合性能，重視品控。CATL從手機(jī)快充電池研發(fā)開(kāi)始，先后開(kāi)發(fā)了幾代快充負(fù)極石墨，提高其在各方向接納鋰離子能力，加快鋰離子嵌入速率。
這樣改性的石墨，兼顧了快充和能量密度高的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)CATL快充電池是采用的安全性更好的磷酸鐵鋰正極，符合載人較大的電動(dòng)客車的安全需求。充電倍率可達(dá)到4C，即 10~15分鐘快速充電。
珠海銀隆鈦酸鋰電池：
珠海銀隆于2010年收購(gòu)美國(guó)奧鈦公司，開(kāi)始做鈦酸鋰材料涉足電池業(yè)務(wù)，目前是國(guó)內(nèi)少有的掌握鈦酸鋰核心技術(shù)的企業(yè)之一。2012年開(kāi)始收購(gòu)汽車企業(yè)生產(chǎn)電動(dòng)汽車，今年已被格力空調(diào)收購(gòu)。
快速充放電是鈦酸鋰的核心優(yōu)勢(shì)，其充電倍率可達(dá)到6C，即 6分鐘快速充滿電。但能量密度是鈦酸鋰電池的短板，一公斤只有40~50Wh。以常規(guī)10米公交為例，如果配置目前主流的磷酸鐵鋰，可配200度電，續(xù)航200公里；鈦酸鋰只能配80度電，續(xù)航約80公里。