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当消费端的超快充需求凸显,而单枪电流上限承压,高压化成为大众选项。
于是,各大主机厂、电池企业,开始争先恐后将“800V”当做卖点大肆宣传。极氪800V金砖电池、智己L6准900V、蜂巢能源800V短刀、广汽埃安900V高压平台......
广义上的800V,指550V-900V电压区间
与此同时,搭载800V电池包的车型陆续落地,阿维塔、比亚迪、广汽埃安、小鹏、智己、小米、极氪、问界等车企纷纷加码。其中,智己LS6单车PACK电压值750V,逼近800V。
然而,车企蜂拥而上的800V,并未实现预期的超快充,甚至是快充。
01. 800V≠超充
如果把3C及以上充电倍率定义为超快充,目前搭载800V电池包的车型大多都无法实现这一功能,4C、6C更是望尘莫及。
为什么?宣传与实际落地相去甚远!
这里面其实存在一个认知误区,800V≠超充。
全800V高压平台架构
800V系统主要是车端高压平台架构,800V超充是指动力电池包作为整车800V系统的部件和电压来源,具备的功能之一。而超充功能的落地,一方面需要整车电池包具备高压超充条件,另一方面需要桩端的配合。
桩端的配合,主要指超充桩和快充桩的配套建设。
但是目前超充车型非常少,而且超充桩充电功率高,补能速度远高于普通快充桩,所以实际所需数量也相应较少。市面上多以快充桩为主,维持在国标最大电流250A,500V、750V、1000V三个规格,其中以750V居多。
电流上限承压,要最大化利用现有快充桩,提升充电功率,只能在电池包上升压。这就意味着整个系统的高压化,电机、OBC、DC-DC、压缩机、高压接插件等高压部件将直接或间接转向800V。
与之对应地,整车高压平台的重新设计、电芯尺寸的限制、化学体系的选择、功率器件的挑战等一系列的转变,各个层面的成本随之增加。
这就是车企宣传的800V超快充暂时无法落地的根本原因,系统性工程,牵扯面太广,成本高,但是需求又未明确爆发。
虽然无法乘政策东风和市场需求扶摇直上,一蹴而就,但是车企和电池企业推800V的决心异常坚定,从三元到磷铁,均有布局。
现有的800V电池包方案主要是通过增加电池串联数量来提升整包电压,最先落地在空间较大的C级车或者对成本敏感程度低的高端车型上,多以三元材料为主。
但是随着磷酸铁锂电池大规模进击,取代三元材料,超充能力的补足也顺理成章地被提上日程。
02. LFP玩超充 800V之后又是什么?
但是沿袭800V思路用LFP材料做超充方案,痛点居多。首要解决的,就是如何走到800V。
LFP比三元锂电池单体电压低,两相比较,800V方案需要串联更多电芯。站在整包角度来看,会牺牲更多空间,增加更多电芯成本。
以现有的乘用车为例,一个550V电池包,需要172个150Ah磷酸铁锂电池串联实现,159Ah三元锂电芯需要150个,两者单体容量相差5Ah,电压相差0.47V。
站在整包角度,在大致相同的条件下,要实现同等电压水平,LFP电池确实会因为电压相对较低而需要更多的电芯。相应地,会增加更多电池成本,占用更多电池包空间。
并且,即便整包达到800V电压,也不等同于具备快充能力。因为是否具备良好的充电性能,跟电芯本身的特性息息相关。
这也是磷酸铁锂电池另外一个比较明显的痛点,电子电导率低、离子扩散速率低,其充放电性能在一定程度上受限。
以落地车型的充电倍率为例,LFP充电倍率最高在3.1C,三元锂电池直接站上6C,1C及以上为主流充电倍率,磷酸铁锂明显有一半徘徊在1C以下。
很明显,磷酸铁锂电池与三元锂电池的快充倍率,存在差距。
用LFP做超充,成为整个行业的挑战。
电池企业、整车厂、材料企业试图从合成工艺、形貌和粒径、表面结构、体相结构等等角度对磷酸铁锂材料进行优化,进一步提升其充放电性能。
以宁德时代4C超充神行电池为例,通过对材料、结构、体系等全方位的技术研发和创新,借助超电子网正极技术、纳米化磷酸铁锂正极材料、超高导电解液配方、石墨快离子环技术、极片多梯度分层设计等多维手段,为锂离子传导搭建高速公路,平衡快充与续航。辅之麒麟电池的热管理设计,进一步提升整包充电性能。
具备超充能力的同时,宁德时代还表示,“神行超充电池”相较于传统磷酸铁锂电池成本几乎没有增加,价格也不会有大的变化,基本加量不加价。
同样,作为整车企业,思路也如出一辙,广汽埃安P58微晶超能电池,也是在磷酸铁锂化学体系上引入更高容量第二相正极微晶活性材料,改善性能,实现快充。
除此之外,蜂巢能源磷酸铁锂短刀电芯,将全面普及2.2C,量产3C、4C,预研5C;极氪金砖超快充LFP电池,最高实现4.5C充电倍率。
整车、电池企业试图用技术和设计磨平铁锂与三元在充电性能上的隔阂,让磷酸铁锂往后不再只是中低端车型的标配,开始进击快充、长续航的高端车型。
在面向超充的大目标下,800V及其配套、磷酸铁锂电池技术攻坚,这两大思路似乎都是在做加法,需要创造更多的增量资源。
但有没有一种方式是,在已有资源的基础上,以最小的成本,无限靠近目标?
03. 超充?另一种解法
比亚迪的解题思路是,双枪方案,从电流入手。
由于现有充电桩按照2015年国标进行建设,70%直流充电桩电流上限为250A,双枪方案可以直接让充电电流达到500A,最大程度提升充电功率。
以腾势N7为例,基于全域530伏级额定电压平台方案,利用特来电120kW充电枪,双枪模式充电功率达231kW,15分钟续航385km。
或许外界会疑惑,为什么比亚迪不和其他车企一样,怼着高压方案冲。
比亚迪的思路是,任何阶段,最大化利用已有基础设施,而不是无止尽开发新资源。
早在2015年,比亚迪就曾推出过唐DM、秦EV和E5等高压车型,额定电压最高超过710V。
但是,彼时95%的公共充电桩电压都在500V以下,一味拔高电压无济于事。所以比亚迪推出升压充电技术,在车辆的充电系统中增加一个升压模块,将低压桩的输出电压升高到与车辆电池系统匹配的电压,从而进行高效充电。
历经八九年的发展,公共直流桩整体电压已经提升,500V、750V、1000V三个规格并存,其中750V充电桩占比已经超过50%。
如今,为了兼顾超充需求,在提升整车电压的基础上,比亚迪同时增加双枪充电选择,配合复合直冷技术,无需新建充电设施,用快充桩实现超充功能。
无论是800V还是双枪方案,共识是超充。
04. 800V 更广阔的市场
目前主流的800V电池包方案主力搭载车型为C级车和部分高端纯电车型。
C级及以上相较于级别更低的车型,空间上的自由度更大,需要的电量更多。在电芯容量不变的前提下,需要串联更多的电芯来提升整包电压,从而增加整体电量。已搭载800V电池包的车型中,纯电车型电量普遍在80kWh以上,可覆盖600km-800km续航。
相应地,大电量电池包所需的充电时间更长,而充电效率又是C端消费者选择的关键因素之一。在桩端电流不变的情况下,车企或者电池企业选择在电压上做文章。800V电池包基本上能覆盖目前市面上主流的750V快充桩,通过提升电压来缩短充电时间,满足C级车更高充电效率的需求。
与此同时,800V方案会伴随一系列部件的兼容与升级、材料的迭代,自然会有部分成本增加,而C级车、高端车型对成本的敏感程度,普遍低于A级车,对其兼容程度更高。
这就是为什么,800V偏爱C级车和高端纯电车型。
按照部分自主品牌的规划,全系800V、800V平台落地进程已提至2025年,甚至更早。外资车企跟随整车投放节奏,时间线相对靠后。这也意味着,未来会有更多车型标配800V。
但是,并非所有800V方案都是为了快充。各车企根据不同的产品规划、平台化策略,以及匹配高压系统化等需求,对应也会催生800V方案。
以比亚迪汉、腾势N9和方程豹豹5三款PHEV车型为例,在没有大电量的需求下,为了兼顾电芯平台化策略、匹配电机,在已有小电量电芯的基础上,串联出高压电池包,进而衍生出来的800V方案。
未来,800V方案会随着市场的扩张落地到更多车型上。从C级车开始,但远不止于此。
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