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“充电10分钟,续航400公里”背后的焦炙与隐忧

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多年以后,面对满大街搭载超充电池的新能源汽车(Car),人们将会想起宁德时代第一次举行线下发布会那个遥远的下午(Afternoon)。

2023年8月16日,宁德时代宣布推出全球首款磷酸铁锂4C超充电池——神行超充电池,这款电池可以做到“充电10分钟,续航400公里”。

宁德时代国内乘用车事业部CTO高焕在发布会上似乎在致敬加西亚·马尔克斯的著作《百年孤独》,“多年后再回顾新能源电车的发展史,会发现,超充时代的全面到来从今天(Today)开始。”

一个月过去了,超充电池的热度还在继续,祖国的动力电池厂商已经把超充电池带到了全世界。

9月7日,宁德时代在2023慕尼黑车展(IAA世界车展)上宣布将在德国和匈牙利的工厂生产神行超充电池;欣旺达也在车展上给自家的闪充电池打了广告,资料显示其从20%充至80%的SOC为十分钟,并可支持电动汽车(Car)续航达1000公里。

宁德时代虽然是全球最大的动力电池厂商,但并不是第一个推出超充电池的厂商,在它之前,中创新航、蜂巢能源、国轩高科等动力电池厂商都推出了自己的超充产品。

不过相较于宁德时代,这些厂商的超充电池均为三元锂电池,而非成本更为低廉的磷酸铁锂电池。

如今,部分超充电池已经开始装车,正式推向消费市场,但也有一些仍处于研发阶段。不过随着宁德时代入局,“发展超充”已经成为了电池厂商的共识,中创新航的一位市场人员直言:“快速补能一定是将来的方向。”这种发展趋势也得到了行业研究者的认同,天风证券机构研究员刘尊钰就向「甲子光年」表示:“今年(This Year)是超充电池的元年”。

动力电池产业迎来了新一轮热潮,但热潮的背后也存在着焦虑与隐忧。

1.新技术还是新话术?

尽管宁德时代8月16日的发布会只进行(Carry Out)了短短二十几分钟,但随后市场表现出了极为正向的反馈。大量媒体对其产品进行(Carry Out)了报道,甚至给出了“杀死燃油车的最后一根稻草”的评价;这种正向反馈直接体现在了股价上,截至8月17日收盘,宁德时代报235.25元,涨幅1.14%,总市值10342.28亿元。

宁德时代神行超充电池/图片来源:宁德时代官网 

在国内动力电池产业里,超充电池并不是新事物。尽管超充电池经过了一段时间的发展,但是超充电池并没有一个明确的标准可能定义。一般而言,目前(Currently)行业内将使用高压充电的4C(4C即电池能够在四分之一个小时即15分钟内充满)及以上的电池,称为超充电池。

但是,「甲子光年」注意到,业内厂商在相关产品宣传中,“超充电池”“快充电池”都会提及,部分厂家也会称3C(3C即电池能够在三分之一个小时即20分钟内充满)电池为“超充电池”。“超充”不仅代表充电速度可能新技术,也成为了一种刺激消费者的产品宣传话术。

今年(This Year)4月,中创新航就推出了“顶流”超充电池,官方称这种圆柱形三元锂电池通过材料和结构的创新,使电芯能量密度达到了300Wh/kg,充放电倍率达6C,可在十分钟内充电80%。6C倍率加圆柱封装形态的动力电池较为少见,这让这款电池获得了极大的市场关注度。除了6C产品,中创新航的磷酸铁锂3C电池已经搭载在了小鹏G6上,配合其800V超高压快充架构,达成了充电15分钟续航300km的快速补能效果。

蜂巢能源则早在2021年的上海车展上,就推出了推出“蜂速”快充电芯,甚至也打出了“充电10分钟,行驶400公里”口号。公开资料显示,蜂巢能源的第二代4C“蜂速”电芯容量165Ah,能量密度大于260Wh/kg,20%-80%SOC快充时间为10分钟。

除此之外,巨湾技研也拥有自研的XFC快充电池,并有3C、6C等多种充电倍率型号,其中3C型号已经搭载广汽AION V plus系列车型上,是较早布局并完成超充电池商业化的供应商之一。

亿纬锂能推出的大圆柱电池也支持9分钟快充;孚能科技(Technology)的SPS快充电池支持800V平台和4C倍率;欣旺达的SFC480超充电池同样可以在10分钟内充电80%。

电池供应商们都“十分默契”地推出了超充电池产品,加上国内动力电池市场集中度又非常高:行业内业务规模第三名企业的所占的市场份额(CR3)保持在70%左右,超充电池成为了行业将来几年明确的产品变革方向之一,在行业头部厂商的带动下,部分厂商跟风布局可能者宣传“超充电池”的情况客观存在。某动力电池厂商市场人员直言:“从2016年到现在,电池几乎没有太大的变化,现在没有新的话题了,所以大家才都去搞这个东西(超充电池)。”

“充电快”能缓解新能源车主的里程焦虑吗?

能,但只是其中一方面。

2.卷不动能量密度,卷速度?

宁德时代内部对动力电池性能考察有 6 个要素:能量密度、安危性、成本、充电速度、耐温性和良品率。

不可否认,超充是由里程焦虑催生的产物,但是不论是3C还是4C,关注的都是充电速度,而非电池容量。其实,在过去很长一段时间里,提高电池能量密度才是各家动力电池厂商的主要发力方向。

依据电解质分类,锂电池可分为液态、半固态、准固态和全固态四大类,其中半固态、准固态和全固态三种统称为固态电池。固态电池具有高能量密度、高安危性、长寿命等优点,有望突破电池续航问题的极限,极大地推动电池技术向着更加安危、高效、环保的方向发展。

传统锂电池(液态电池)与固态锂电池区别/图片来源:上汽清陶 

作为传统锂电池的液态电池一直在进行(Carry Out)材料创新。第一电动网数据显示,2015年磷酸铁锂电池和三元锂电池出货量分别为69%和27%,2016年是73%和22%,但到了2017年,相关补贴国策开始和电池能量密度挂钩,能量密度更高的三元锂电池的市场份额开始逐步超过磷酸铁锂电池。

磷酸铁锂电池到三元锂电池的系统性转变,可以看做是通过材料创新来提高电池能量密度,进而提高续航里程的一个直观体现,同时这么做也十分有效。根据工信部统计数据,2017年第1批推荐目录纯电动乘用车型平均续航里程仅211.6km,但2020年第7批的平均续航里程已经达到391.4km,平均续航里程提升约85%。

2022年7月,宁德时代发布了磷酸锰铁锂电池。今年(This Year)5月,国轩高科发布了自主研发的磷酸锰铁锂L600“启晨”电芯及电池包,宣称续航里程可达1000公里。磷酸锰铁锂电池属于磷酸铁锂与磷酸锰锂的混合产物,行业通常认为,磷酸锰铁锂电池能够保留磷酸铁锂电池的高热稳定性、成本低等优点,还能借助锰材料增加电池电压,弥补磷酸铁锂能量密度低的短板。就数据而言,磷酸锰铁锂电池可以较磷酸铁锂电池的能量密度提升15%左右,因此也被称作“磷酸铁锂的升级版”。

但是某动力电池厂商工作人员依然对这项技术持保留意见:“磷酸锰铁锂并不是一个成熟的材料体系,搞的企业也比较少,实际效果也不太清楚。”工信部在今年(This Year)8月14日发布的车型公告显示,奇瑞星途星纪元两款车型和智界S7两款车型使用宁德时代三元锂离子和磷酸锰铁锂电池。磷酸锰铁锂已经达成量产装车,但实际效果还有待体坛。

当以磷酸铁锂电池、磷酸锰铁锂电池和三元锂电池为代表的液态电池的能量密度基本达到上限时,固态电池就成为了新的突破点。固态电池的概念并不新,但是产能和市场化应用一直是行业面对的问题。

今年(This Year)5月,赣锋锂业披露的投资者关系活动记录显示,其今年(This Year)预计逐步释放2GWh产能的半固态电池产品,但单体能量密度实际上跟目前(Currently)液态电解质的三元锂电池在同一水平(260Wh/kg)。

最能感知里程焦虑的车企,一直对固态电池保持关注。蔚来2019年就开始推进半固态电池项目,在2020年的NIO Day上,蔚来正式发布了续航超1000km,采用固液混合电解质的150kWh电池包。蔚来创始人李斌在2021年初表示“固态电池小试已经达到了技术要求”且“供应商与蔚来有着非常紧密的合作关系,是业内最领先的公司”。结合当时宁德时代作为蔚来唯一一家电池供应商的情况,市场上开始出现宁德时代将给蔚来供应半固态电池的消息。

但最终这项合作并未达成,2022年初,卫蓝新能源创始人李泓透露,卫蓝新能源正在与蔚来汽车(Car)合作,推出半固态电池。但原定于2022年第四季度开始量产交付的半固态电池并没有按计划装车,今年(This Year)7月20日,蔚来汽车(Car)总裁秦力洪在Power Day 2023上说:“150度(kWh)电池包的研发和验证比预计时间要长,预计的7月底还要再稍等。”

今年(This Year)7月4日,丰田公司宣称在固态电池技术上取得了重大突破,可以制造出“充电10分钟,续航1200公里”的固态电池。丰田方面还宣布,将在BEV车型上搭载全固态电池,并计划于2027-2028年投入实际应用。

全固态电池特征 /图片来源:丰田祖国官网 

伯明翰大学(University)商业经济(Economy)学教授戴维・贝利认为,如果丰田公司的说法属实,那么这可能是将来电动汽车(Car)的一个里程碑事件。“通常在原型阶段会有一些突破,但是放大生产就很困难。”贝利说,“如果这是一个真正的突破,那么它可能是一个颠覆性的创新,可以说是电动汽车(Car)的圣杯。”

宁德时代首席科学家吴凯对丰田在全固态电池技术方面取得的突破表示怀疑,并称“全固态电池目前(Currently)还有些核心问题亟待解决”“以宁德时代的技术水平而言,也很有难度”。清陶能源总经理李峥则认为,丰田提出的“充电10分钟,续航1200公里”是一个材料级的概念,即其开发的固态电池电解质的材料的性能支持这样速度,并不是推出充电10分钟跑1200公里的车。

就目前(Currently)公开资料而言,能够将能量密度提高数倍的固态电池,还没有量产装车的案例。

不可否认,动力电池厂商不断在研发创新,并致力于推动产品走向市场,成功(Success)上车。但是,动力电池的科技(Technology)树上的每一从“加点”的背后都是不小的成本,在提高能量密度的“加点”遇到困难时,缩短充电时间就成为了一个可以“卷”的方向。大约10年前电话厂商的“充电竞速”,如今又发生在了新能源汽车(Car)动力电池领域,连广告语都是那么相似。

OPPO广告语(上图)与宁德时代广告语(下图) /图片来源:OPPO、宁德时代 

缩短充电时间的确可以提升用户体验。以小鹏G6为例,其搭载的3C倍率电池已经可以达成较好的快充效果。小鹏社区博主“大包子狸”的实测结果(Result)显示,小鹏G6电量从5%充电到50%用时11分钟,增加了300公里续航;充电到90%用时31分钟,增加了557公里续航。这仅是3C电池的充电表现,4C可能6C电池的充电速度还会提高。

用户体验的提升能带来纯电动汽车(Car)销量的增长,这既有利于电池厂商提高产品销量,也有助于纯电动汽车(Car)做大市场规模,以应对混动式汽车(Car)的挑战。

这挑战可不小。2022年,我国新能源汽车(Car)全年产销迈入700万辆规模,混动式汽车(Car)也迎来爆发式增长,达到了151万辆,同比足足增长了1.5倍。值得一提的是,2022年混动车的各月销量同比增速保持在100%以上,整体上高于纯电动车同比增速。

混动车曾被一部分人认为是“技术落后”,但消费者会用脚投票。在纯电动车续航里程焦虑仍旧存在的情况下,如果不考虑上牌因素(首都、上海等地混动车无法取得新能源牌照),对很多消费者来说,混动车是一个不错的选择。而超充电池正在试图缩小纯电动车与混动车的使用体验差距,并帮助纯电动车企夺回一部分市场。

还有一点不容忽视。混动车的电池容量普遍较小,一般在30kWh左右,纯电续航里程在100-200公里,对动力电池的性能需求不高,混动车市场份额的不断扩大,对卖电池的厂商来说并不是什么好事。

3.价格和体系,缺一不可

虽然现在超充电池市场十分火热,但消费者想要真正体验快速补能还需要很长一段时间。

首先是电池价格较高。根据电池及材料资讯平台鑫椤资讯统计,7月27日,方形三元锂动力电芯报价0.65-0.76元/Wh;方形磷酸铁锂动力电芯报价0.56-0.68元/Wh。某动力电池厂商市场人员接受「甲子光年」采访时表示,目前(Currently)3C、4C三元锂电池的报价在1元/Wh以上,平均比普通三元锂电池高40%。

较高的价格导致能够搭载超充电池的车型大多为高端车型,而超充电池想要大规模普及就必须把价格打下来,这也是宁德时代推出磷酸铁锂超充电池的最大意义。

据36氪援引知情人士的表述,“宁德时代目前(Currently)对这款4C磷酸铁锂产品的每瓦时报价计划是明年达到0.53元 ,后年达到0.4元以下。”也有知情人士向「甲子光年」透露:“宁德时代的超充电池报价,只比普通的磷酸铁锂电池贵两分钱,是非常便宜的。”

但宁德时代的磷酸铁锂超充电池能否顺利量产并按计划报价,一些产业人士仍然持观望态度。

磷酸铁锂材料本身并不适合进行(Carry Out)高倍率充电,其本征电导率比较低,仅为三元锂材料的百分之一,大倍率充电时容易热失控,因此目前(Currently)市场上磷酸铁锂电池普遍的充电倍率在2C-3C。某头部动力电池厂商技术人员直言:“如果用磷酸铁锂做超充电池,负极要做特殊设计,短期内成本不见得低。”

另一家动力电池厂商的市场人员结合行业现状进行(Carry Out)了分析:“将磷酸铁锂电池做到4C的倍率,还要量产,是很难的。不排除4C倍率是波峰数值的可能,将电芯整合成电池板后平均充电倍率可能许无法达到4C。”

「甲子光年」了解到,部分动力电池厂也在磷酸铁锂超充电池上做了多年的技术储备,但由于材料、成本、技术成熟度、市场验证周期等问题,并没有快速推进。

客观来说,任何一家厂商推出磷酸铁锂超充电池对行业都是一种突破,但面对上述问题,业内存在不同的声音也很正常。神行超充电池即将在今年(This Year)底达成量产,搭载神行超充电池的电动车也将在明年一季度上市,消费者在期待,业内人士也在用专业视角保持关注。

除了电池价格较高之外,超充体系配套要求也很高。4C、6C这样的超充体验不是一款电池就能带来的,还需要车辆具有高压架构,并使用大功率充电桩才能达成。

发展相对较快的是车辆高压架构,目前(Currently)市场上已经有多款车型配备了800V高压架构,包括小鹏G9、G6、路特斯ELETRE和即将上市的合创V09、极氪CS1E、问界M9等,但大功率充电桩,也就是所谓快(超)充桩的建设速度仍较为缓慢。

数据显示,截至2022年末,国内公共快充充电桩数量为89.63万台,同时新能源汽车(Car)保有量达到1310万辆,车与公共快充桩的占比仅为1:0.06。同时,公共充电桩运营商如特来电、星星充电等,运营的大部分设备为慢充桩,快充桩的建设运营主力军往往是车企。

例如特斯拉,截至今年(This Year)4月,特斯拉在祖国市场拥有超级充电站1600多座,超级充电桩超10000台;小鹏也在上月底宣布,其完成了第233座S4超充站的建设,并表示将在2025年建设3000个自营超充站点。从功率上来看,小鹏的S4超充桩为480kW,甚至高过了特斯拉V4超充桩的350kW。

新能源汽车(Car)充电 /图片来源:拍信创意 

但超充桩作为基础设施,建设成本很大。业内教授估算,一个座配有十个超充桩的充电桩建设成本在200-250万元,加上后期的维护费用,对新能源车企来说是一笔不小的支出。目前(Currently)国内新能源车企竞争愈发激烈,车企本身的经营情况容易出现波动,一旦其无法持续提高销量,持续赚钱,超充桩的建设可能也将随之停滞。

此外,超充取电对配电电网的冲击同样很大,电网侧同样要进行(Carry Out)一定程度的改造升级。8月30日,中科院院士欧阳明高在电动汽车(Car)百人会隆中论坛上就表示:“厂商都在推出快充电池,但快充是需要整车、电池、充电桩相互配合,否则可能会出现安危事故可能造成电池寿命大幅衰减,而且大功率直接取电,电网也是受不了的。”

在缓解电动车主里程焦虑之前,研发超充电池的厂商及相关车企要解决的是电池价格和超充体系问题,毕竟科技(Technology)树上的每一个技能点的背后都意味着资金、时间、人力等成本,需要谨慎对待。

正如加西亚·马尔克斯在《百年孤独》最后写到的:“这手稿上所写的事情过去不曾,将来也永远不会重复,因为命中注定要一百年处于孤独的世家决不会有出现在世上的第二次机会。”

*封面图说明:宁德时代神行超充电池亮相IAA世界车展,「甲子光年」对图片进行(Carry Out)了PS处理,未改变原意。

(封面图来源:宁德时代官网)

本文来自微信公众号“甲子光年”(ID:jazzyear),作者:张麟,36氪经授权发布。

该文观点仅代表作者本人,36氪平台仅提供信息存储空间服务。

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