高压快充专题报告：高压快充凭风起，技术升级正当时
（报告出品：华安证券）
政策落地，车企发力，快充电池加速渗透
按充电技术，充电桩可分为直流桩和交流桩
新能源汽车动力电池主要通过充电和换电两种方式实现补能。按照不同充电技术分类，充电桩可分为直流桩和交流桩。交流充电桩，俗称“慢充”，一般是小电流、桩体较小、安装灵活，充电速度较慢，由于技术成熟，成本较低，一般 集中在居民小区。直流充电桩，俗称“快充”，一般是大电流，桩体较大，可以提供足够功率，短时间内充电量更大， 实现快充要求，因此多集中在对充电效率要求较高的场所，比如高速公路服务区、集中型充电站等地。
快充可以分为高电压快充和大电流快充
充电时间由电压和电流共同决定。对于充电桩而言，充电时间=电池容量/充电功率，由于增大电池容量提高电动车的 续航能力，这是发展的必然趋势，因而想要缩短充电时间，大功率充电是最佳解决方案之一。又因功率=电压×电流， 想要缩短充电时间，可以通过增大电流和提高电压的方法来增大充电功率。快充可以分为高电压快充和大电流快充，高压快充更受桩企和车企的偏爱。大电流快充对散热性的要求较高，高电压 快充则可以提升安全性和能量转换效率，因而高压快充获得了大部分桩企和车企的青睐。
国家和地方政策接连落地，快充网络建设按下快进键
随着远距离出行需求增多，2014年以高速公路服务区配套建设快充网络为基础的政策开始提出，2020年政策提出居 民充电服务慢充为主、应急快充为辅、公共充电网络快充为主、慢充为辅的建设思路。2022年政策提出在我国现行 直流充电接口技术方案基础上，进一步提高充电电流电压，全面支持快充基础设施的建设。2023年最新政策提出要 通过加强科技创新引领，从而提升车网双向互动能力，鼓励新技术创新应用，加快推进快速充换电、大功率充电、 智能有序充电、无线充电、光储充协同控制等技术研究。
新能源汽车需求呈爆发式增长，以纯电动车为主
新能源汽车需求的爆发式增长：在各国政策的大力支持下，下游车企加大新能源业务发展力度，推动优质新能源车 型投放、续航里程提升、智能驾驶体验优化和配套设施进一步完善，消费需求显著提升。2022年新能源汽车销量为 688.7万辆，23年上半年新能源汽车保有量达1620万辆，同比增长近53%。电动汽车以纯电为主：2023年上半年，新能源汽车销量为374.7万辆，同比增长44.1%，其中纯电新能源汽车实现 271.9万辆的销量，占比72.56%；插电式混合动力售出102.5万辆，占比27.36%。
高电压架构将成为下一代电动汽车主流平台
为匹配用户快速充电需求，车企正加快发展大功率高压快充，充电时间向10分钟以内迈进。2021年以来，国内外车企 掀起了一轮800V电压平台车型发布潮，广汽埃安、比亚迪e3.0、小鹏G9的800V高压车型充电仅需5min，此外北汽极狐、 东风岚图、长安C385、吉利极氪001等高电压平台车型均已经实现上市销售。
车企发力，政策接连落地，快充类电池加速渗透
高电压平台车型加速渗透。根据国内主要车企发布的800V及以上高压快充车型规划，2022年逐步量产，预计2023年满 足3C以上高端高电压平台车型将密集上市，2025年主流车型将均会支持高压快充，到2026年，800V及以上高电压平台 车型销量预计可达580万辆，占国内电动汽车比例达50%。2025年快充类动力电池需求量约为350GWh，占国内动力电 池装机量的59%，快充类动力电池加速渗透。
高压快充推动电池 & 材料升级
高倍率成为动力电池争夺新高地
高倍率动力电池对技术提出更高标准。由于车规级动力电池的特殊性，电池的体积较大，散热条件较差，对于如何 保证电池的安全性提成更高的要求。另外动力电池对于循环寿命的要求要远远高于消费电池，这也加大了高倍率型 动力电池实现的难度。
快充动力电池将是继高镍之后又一次重大技术升级
超级快充模式下，从电池材料到电芯体系设计以及充电模式等都会影响到电池的性能保持，材料原子层级到车用系统 层级都可能成为影响锂离子电池快速充电的因素。影响因素大小排序：材料原子尺度＞材料微观结构＞电芯体系设计＞PACK(散热、一致性等）＞系统（充电模式，热 管理、使用习惯等）。
电池充电原理：充电时Li+从正极经过电解液传输到负极，其中主要的传输路径有：1）经过固态电极；2）经过正负极的电极/ 电解质界面；3）经过电解液，包括Li+的溶剂化和去溶剂化；4）Li+在电解液中穿过隔膜，运动到负极。正极：科学研究表明正极的衰减和CEI膜的增长对锂离子电池的快充速度没有影响（一个萝卜一个坑），而正极的颗粒大小 和电子导电速率可以提升离子扩散和电子导电的速率，正极可以通过减小正极颗粒和增加导电性提升快充性能；负极：负极材料内部的固相扩散系数相对较小（逐层嵌入），限制了电池的大电流充放电能力，负极成为电极反应的控制步 骤，提升负极材料本身的快充特性尤为重要；
碳包覆、硅碳负极、二次造粒是负极改性的三种主要方式
碳包覆、硅碳负极、二次造粒是负极改性的三种主要方式。负极是快充的核心环节，目前电池多采用石墨负极，直接用于快充 会存在扩散系数较低、析锂效应等问题。因此需对负极改性，主要方式包括碳包覆、二次包覆、使用硅碳、二次造粒。其中碳 包覆的多孔通道可以为Li+提供更多传输路径，从而提升倍率性；硅碳可以提升负极析锂电位，降低锂析出效应，提升安全性。碳包覆：碳包覆材料成本占负极成本3%，占整个电池包成本小于0.3%。因此碳包覆材料特点是“低成本敏感+高性能相关”， 即增加很低的成本就可以对性能提升很大；用量上，1C碳包覆比例约1%，1.5~2C碳包覆需求达5%，4C充电碳包覆需求可以 超过10%，快充电池碳包覆用量提升超过一倍。
硅碳负极：硅的电压平台比石墨高，充电时析锂的可能性不高，高压快充时在安全性能上，硅碳负极与石墨相比优势较大。但硅的导电性较差，同时体积膨胀系数较大，同样材料需要改性：（1）表面碳包覆，有机改性；（2）使用多孔硅碳合金负 极，获得含有大量羟基的复合材料，通过羟基与碳酸酯的相容性促进锂离子的去溶剂化，实现高压快充。硅的纳米化处理：硅纳米化，可以利用所有的硅，并预留膨胀空间，利于锂和硅化合物的形成，有效改善循环性能。此外， 还可以对纳米硅进行补锂处理，解决硅碳负极电池首次充电效率低、以及电池循环寿命短的问题。但是，成本较高，工艺制 程复杂，制备难度较大。
二次造粒工艺：二次造粒有利于提高负极材料性能。二次造粒工艺是将骨料粉碎获得小颗粒基材后，使用沥青作为黏结剂， 根据目标粒径的大小，在反应釜内进行二次造粒，经过后续石墨化等工艺，获得成品二次造粒负极材料。二次造粒目的：石墨二次造粒是一种对粗石墨进行进一步精细划分、增加表面积的工艺，其中一次造粒减小负极颗粒体积， 二次造粒重新结成大颗粒。通过二次造粒，可以让原有的石墨颗粒更加均匀分布，增加其表面积和活性，增加了Li+的传输 路径，进而提升倍率性。
高压平台架构下电池企业快充赛跑
宁德时代：利用负极电位安全阈值与负极电位估计值的大小关系，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，实现了电池的安全快速充电。
孚能科技：公司800VTC超充超压平台技术超快充电池有4大优势。1. 续航里程提高5%。在功率不变的情况下，降低电流，能有效降低系统热损耗，从而提升续航里程，使用孚能科技 800VTC超充超压平台，在相同电池容量下，所释放的电能约高出当前1C倍率电池的5%，使得续航里程有约5%的 增幅。2. 轻松实现3秒破百的整车加速性能。孚能科技800VTC超充超压平台配合高放电性能电池，能轻松实现整车 0~100km/h破3.0s的极致动力性能。3. 安全性大幅提高。动力系统的安全通常跟电池系统的产热密不可分，产热和散热能够达到平衡，则安全性相对可 控。4. 兼容国内400V-800V系统。孚能科技800VTC超充超压平台通过BDU内部的智能开关矩阵自动识别桩的电压平台， 实现800V和400V的自动切换，兼容国内800V/400V充电桩，极大程度上方便了用户的选择。
巨湾技研：最新的巨湾凤凰电池集成了材料、电化学、结构和控 制等领域最新的科技创新成果，通过提升锂离子的迁移速率、嵌 入/脱嵌速率和电极电导率，使电动汽车具备在全天候、高低温 条件下均正常运行，并在300-1000伏不同电压平台上均可实现最 高8C极速充电，0-80%充电仅需6分钟，同时在安全性、使用寿命、 比能量、续航和成本等方面也具有优势。
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