新能源汽車發(fā)展的核心痛點—里程焦慮。解決里程焦慮有兩種途徑：1）提續(xù)航；2）提充電速率。這是此時提快充？提續(xù)航邊際難度增大+效用遞減，快充成為緩解里程焦慮的發(fā)力點。
提升續(xù)航里程邊際難度加大+效用遞減。過去10年，寧德通過升級化學(xué)材料將電池包能量密度提升了兩倍達到180wh/kg，讓電動 車?yán)m(xù)航里程從不到200公里提升到超過700公里。此外主流車?yán)m(xù)航在400公里以上，已能滿足消費者的基本通勤需求，繼續(xù)往上提 升技術(shù)難度加大效用遞減。
提升充電速率成為新的發(fā)力點。消費者續(xù)航焦慮逐步化解的同時，但伴隨而來的是，需求側(cè)對充電便捷性的考量。能否像傳統(tǒng)車 加油一樣實現(xiàn)快速充電，成為用戶端關(guān)注的新“痛點”。
快充是什么？即大功率充電，可理解為充電功率大于125KW。業(yè)內(nèi)沒有清晰的定義何為“快充”，我們將其定義為充電功率大于125kw。行業(yè)對大功率充電（快充）沒有明確規(guī)定，屬于較寬泛的行業(yè)術(shù)語，我們認(rèn)為可理解為 125 kW 以上的充電功率為大功率。
目前特斯拉第二代充電技術(shù)的最大功率為 120 kW，特斯拉第三代充電技術(shù)的最大充電功率能達到 250 kW（這個對應(yīng)到充電時間，60度電的車充電時間=60/250=0.48h約等于30min， 但需要注意實際不能一直保持最大功率充電）。
800V高電壓是實現(xiàn)超級快充的重要途經(jīng)
中國科學(xué)院院士歐陽明高在多個場合坦言，解決充電的后顧之憂，需要更大功率的快充技術(shù)，超級快充是大勢所趨，行業(yè)需要推 進電動汽車采用800V甚至更高的電壓平臺架構(gòu)。
自保時捷Taycan全球首次推出800V高電壓電氣架構(gòu)以來，2021年，國內(nèi)外車企掀起一輪800V電壓平臺車型發(fā)布潮，以圖搶占 大功率快充新高地。國內(nèi)：比亞迪、廣汽埃安、華為、極氪、極星、小鵬、嵐圖、理想等國內(nèi)主機廠也相繼推出或計劃推出800V平臺。
海外：寶馬、通用、起亞、現(xiàn)代、戴姆勒、Lucid等啟動800V高壓平臺的研發(fā)與布局，部分已發(fā)布800V平臺架構(gòu)或規(guī)劃。如起亞 EV6全系車型支持400V和800V充電，電量從30%到80%僅14分鐘；現(xiàn)代IONIQ5最新800V高電壓平臺支持高達350kW的超大功率充電。
快充的投資機會在于：電芯材料、電池和800V高電壓趨勢下的零部件
電芯材料和電池
衡量電池的快充即電芯的倍率性能，高倍率需解決析鋰副反應(yīng)和熱效應(yīng)。
目前主流的動力電池包，已經(jīng)能夠支持2C充電倍率（充電倍率是充電快慢的一種量度，充電倍率=充電電流/電池額定容量）。充 放電倍率決定了電芯的脫嵌鋰反應(yīng)的速率，同時也會伴隨不同程度的產(chǎn)熱或析鋰，倍率越高析鋰和產(chǎn)熱越嚴(yán)重。
析鋰副反應(yīng)：鋰離子電池是基于鋰嵌入反應(yīng)設(shè)計，但是當(dāng)負極電流過大或溫度過低時，負極電位低于Li/Li+參考電極的電位時，可 能會發(fā)生鋰金屬電池才有的鋰轉(zhuǎn)化反應(yīng)，產(chǎn)生金屬鋰，這也就是所謂的析鋰，隨著更多的鋰在SEI膜下沉積使得SEI膜破裂，鋰表 面又生成新的SEI膜，鋰鹽濃度逐漸降低。鋰金屬開始垂直于極片表面生長，形成鋰枝晶。如果枝晶刺破隔膜導(dǎo)致內(nèi)短路會較快 電池產(chǎn)熱。
熱效應(yīng)：根據(jù)焦耳定律，發(fā)熱量是電流的平方關(guān)系，800V高電壓只是降低了充電線纜中的發(fā)熱量，而鋰離子電池單體電芯的電 壓是不可能大幅提高的，它們必須忍受大電流帶來的發(fā)熱量兩方面問題：1）發(fā)熱總量：電芯本身的散熱性能和電池包整體的散 熱性能都需要加強；2）不均勻性：在快充時電芯內(nèi)部的最大溫差高達10°C以上，正極溫度最高。
實現(xiàn)快充關(guān)鍵在于負極，從而衍生出導(dǎo)電劑、電解液添加劑、粘結(jié)劑的需求。
負極對快充的影響強于正極。多項研究表明，正極的降解和正極CEI膜的增長對傳統(tǒng)鋰離子電池的快充沒有影響。影響鋰沉積和 沉積結(jié)構(gòu)（析鋰）的因素包括：1.）鋰離子在負極內(nèi)的擴散速率（考慮石墨改性，通過加導(dǎo)電劑提升離子導(dǎo)電性）；2）負極界面 處電解質(zhì)的濃度梯度；3） 電極/電解質(zhì)界面的副反應(yīng)（改善電解液添加劑）。
實現(xiàn)快充對材料產(chǎn)業(yè)鏈影響如下：
負極：1）對石墨材料進行改性處理（表面包覆、混合無定型碳）；2）采用硅負極。硅從各個方向提供鋰離子嵌入和脫出的通道， 而石墨只能從層狀的端面方向提供鋰離子嵌入和脫出的通道，且硅嵌鋰電位高，析鋰風(fēng)險小，能夠容忍更大的充電電流（Si:0.4V vs C:0.1V）。
導(dǎo)電劑：碳納米管CNT在對石墨材料和硅負極的處理上均有應(yīng)用。石墨負極可以加CNT改性，硅負極離子導(dǎo)電性大大低于石墨負 極，需添加高性能導(dǎo)電劑（單壁碳管）改善。
電解液：在以酯類有機物為溶劑(碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯)(EC/EMC)的常規(guī)電解液中，含雙氟磺酰亞胺鋰鹽(LiFSI)的電解液具有 比含其他鋰鹽(LiFSI > LiPF6 > LiTFSI> LiClO4 >LiBF4 )電解液更高的電導(dǎo)率，且其含氟量較低，更為環(huán)保，因此LiFSI更利于 快充。粘結(jié)劑：若采用硅負極，負極粘結(jié)劑采用PAA更為匹配（石墨體系下是SBR）。
硅負極：預(yù)計25年全球市場空間有望達300億+，21-25年復(fù)合增速135%
我們預(yù)計23/25年全球硅負極需求量有望達12/52萬噸，市場空間88/319億元。核心假設(shè)如下：
負極需求：根據(jù)鑫欏鋰電數(shù)據(jù)，21年負極全球產(chǎn)量88萬噸，我們預(yù)計22年增速在55%，后續(xù)在40%。
硅基負極滲透率：21年為歷史數(shù)據(jù)，我們預(yù)計硅負極在23年迎來放量拐點預(yù)計滲透率達6.5%，25年達14%，滲透率的假設(shè)和大圓 柱放量相匹配。21年大圓柱未放量下硅負極滲透率在1.5%，23-25年大圓柱驅(qū)動下，硅負極滲透率分別在6.5%、9.5%、14%。
硅基負極單價：根據(jù)硅純品價格和人造石墨價格按照加權(quán)平均而得，純品硅摻雜比例在提升22年在5%，預(yù)計25年達10%，純品硅 價格22年在45萬元/噸，25年降至30萬元/噸，人造石墨22年在6萬元/噸，25年降至4萬元/噸。我們預(yù)計硅基負極（復(fù)合品）22年 單價在8萬元/噸。25年降至6.1萬元/噸，價格下降但性能顯著提升（硅摻雜比例在提升）。
單壁碳管：碳納米管(CNTs)是一種新型的石墨材料，分為單壁、雙壁和多壁。碳納米管是由石墨片層卷曲而成的圓柱形結(jié)構(gòu)，直徑范圍一般 為一納米至幾百納米，管狀纖維的長度變化范圍很大，一般為幾微米到幾千微米，因此碳納米管的長徑比（長度與直徑的比值）范圍為一千到十萬。碳納米管可以分為單壁、雙壁和多壁碳納米管，其主要差別在于碳納米管結(jié)構(gòu)中石墨片層的數(shù)目。
單壁碳管是碳納米管的發(fā)展方向，但目前價格高昂。單壁碳納米管直徑更小、長徑比更大，理化性能更優(yōu)、導(dǎo)電性能更好、添加量 更少、對能量密度和循環(huán)壽命提升效果更為明顯，且更適用于硅基負極材料中，因此成為各碳納米管生產(chǎn)企業(yè)未來的重點研究方向。
PAA粘結(jié)劑正處于國產(chǎn)替代中，技術(shù)溢價帶來高毛利
鋰電粘結(jié)劑正經(jīng)歷國產(chǎn)替代過程。鋰電用PVDF主要由法國（阿科瑪）、日本（吳羽）企業(yè)壟斷，負極粘結(jié)劑SBR、CMC主要由 日本企業(yè)壟斷。正負極粘結(jié)劑正經(jīng)歷國產(chǎn)替代過程，正極粘結(jié)劑國內(nèi)企業(yè)主要有東岳集團、東陽光（璞泰來持股55%）等，負極粘 結(jié)劑國內(nèi)企業(yè)有長興材料（臺灣企業(yè)，產(chǎn)品為PA系）、茵地樂（產(chǎn)品為PA系）、研一新材料（產(chǎn)品為PA系）。
從電芯倍率和技術(shù)儲備看看，寧德時代較為領(lǐng)先，已實現(xiàn)4C充電
快充第二大問題熱效應(yīng)考驗的是電池廠，此外電芯最終能實現(xiàn)多少倍率快 充也考驗的是電池廠。目前主流電芯實現(xiàn)的1-2C的充電倍率，從年報數(shù) 據(jù)看，寧德實現(xiàn)的倍率性能上限高于億緯鋰能（其他公司無可比數(shù)據(jù)）， 乘用車最大倍率在4C，億緯鋰能在3C。
寧德時代快充技術(shù)能充分發(fā)揮自主研發(fā)的快充型電芯的快充性能，最快5分 鐘充至80%電量。目前其超快充技術(shù)已經(jīng)涵蓋電子網(wǎng)、快離子環(huán)、各向同 性石墨、超導(dǎo)電解液、高孔隙隔膜、多梯度極片、多極耳、陽極電位監(jiān)控 等。
零部件
電壓平臺提升，哪些零部件需要升級？
電驅(qū)動系統(tǒng)從400V提升至800V，800V回路中功率器件電壓平臺要同步提升，高壓線、電機設(shè)計等相應(yīng)配套設(shè)施都要進行優(yōu)化，電氣 系統(tǒng)絕緣、散熱系統(tǒng)等也需要升級。
800V回路中，電池、功率器件（電機電控、OBC、 DC-DC，也包括里面的一些零部件：電容、電感等）、PDU(包括繼電器、熔斷器）、 連接器等需要升級。我們重點探討繼電器、熔斷器、薄膜電容、電感：
元器件：在450V下，Si-IGBT的實際耐壓需求接近650V，而當(dāng)電壓提升到800V，Si-IGBT的實際耐壓需求將達到1200V，之前適用于400V 的Si-IGBT模塊將不再適用。同時，繼電器、熔斷器、薄膜電容也會受到高壓的影響，使用壽命會出現(xiàn)下降，需要選擇具有更高的耐 壓值的元器件。
合金軟磁粉芯：隨著充電電壓達到800V，需要升壓電感進行升壓，特別是PHEV車型，須安裝升壓模塊，對軟磁合金粉芯使用需求提 升。純電動汽車金屬磁粉用量為0.6-0.8kg/輛，混動汽車用量為2-3kg/輛。
（轉(zhuǎn)載）
