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800V高压快充渐成主流,电池材料与零部件升级空间打开

第一财经 2022-08-03 18:18:20

作者:李泓霖    责编:黄宇

解决新能车里程焦虑,提升续航里程和充电速率是两大主要途径。

当前,主流车型的续航里程可达400km以上,比亚迪EV和极狐阿尔法S甚至超过700km,基本满足驾驶者的日常需求,想要再有跨越式发展难度较大且边际效用递减。

提升充电效率成为另一发力点。随着800V高电压快充渐成主流,各车企纷纷迭代跟进800V架构,这将推动电池材料和零部件升级并打开市场空间。

高电压成实现快充主要方式

欣旺达(300207.SZ)相关人员告诉第一财经,快充才是真实的乘用车需求,这一点和手机电池是一样的,未来普及速度会很快。

所谓“快充”是相对于交流慢充而言,在业内并没有清晰的定义。至于充电速度的快慢,则由充电功率决定。

快充可通过充电功率的增大来实现,充电功率则由电流和电压共同决定【功率(kW)=电压(V)*电流(A)】。因此,高电压、大电流是实现快充的主要方式。

由于大电流能量损失严重、转化效率低,还会对热管理系统造成较大负担,高电压被认为是实现快充的主要途径。

民生证券统计发现,Model 3采用的大电流充电只能在5%-10%的SOC(state of charge,荷电状态/充电状态)区间内实现大功率充电,10%以上会出现功率直线下滑,而保时捷Taycan的800V快充可应用的SOC范围更广。

800V快充作为高电压快充的主流,共有三种实现方式,分别是纯800V电压平台、800V电池组搭载DC/DC转换器、两个400V低压电池组,各有优劣。

纯800V电压平台能量转换效率高,但原本的IGBT电驱功率芯片需要全部用SiC替代,零部件成本高;800V电池组搭载DC/DC(指将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压)转换器则继续使用当前的架构,车端改造费用低,但电压经DC/DC转换后会损失部分能量,导致能量转换效率低;两个400V低压电池组采用串并联的形式,即充电时串联800V、放电时并联400V,这种方式仅需改造BMS(电池管理系统),成本低,但充电效率提升有限。

民生证券根据搭载800V架构的已上市车型预测,2022年国内800V快充车型的销量约5万辆,渗透率达3%,2025年销量达99.9万辆,3年CAGR达270.9%,渗透率达到30%。

多方联动推进产业协同

快充的应用普及,需要电池、车、桩三方共同努力。

电池方面,孚能科技(688567.SH)作为国内首个拥有可量产的800V高电压平台的企业,其800V快充系统有望于下半年在某品牌装车,于2023年初交付用户。

第一财经从孚能科技获悉,该公司的800VTC超压超充技术整包充电等效2.2C(C为充放电倍率,1C为标准电芯,2.2C代表着充放电速度是标准电芯的2.2倍),仅需15分钟便能将电池包从10%充电至80%,若以600km续航里程计算,相当于增加行驶里程420km。公司下一代超充技术可进一步缩短充电时长至7分钟。

欣旺达开发的800V平台快充电池可同时支持三元和磷酸铁锂路线。其副总裁张耀近日在中国电动汽车百人会论坛上表示,欣旺达2022年底量产的BEV超级快充电池续航里程可达到700公里,充电10分钟续航可达到400公里,不限快充次数,做到不起火无热蔓延。

据天风证券,欣旺达下游配套主打快充的理想L9、小鹏G9两款车型,未来有望凭借快充优势在动力电池市场占据一席之地。

汽车方面,2019年保时捷推出了第一台800V快充量产车型Taycan,最大充电功率可达350KW,5%-80%SOC充电时间约23分钟,此后各大车企纷纷开始抢占快充领域的高地,仅2021年,就有极狐、比亚迪、岚图、小鹏等车企发布800V技术。

充电桩方面,有业内人士担忧,“800V快充短期受制于充电桩的配置,大批量普及到所有车型比较困难”,星星充电高级副总裁李宏庆对此表示,2018年之后建设的所有公共充电场站都支持到了1000V,电压范围在200V-1000V,恒功率段是300V-1000V,对于800V车型的兼容是完全可以做到的。随着投建的进一步扩大以及对前期场站的改造升级,消费者可以放心地在公共充电场站享受800V车型带来的充电便利。

特锐德(300001.SZ)则在互动平台表示,公司在市场上的布局也是以快充为主,特来电的群管群控系统,每个变压器为800-1000kVA。同时,广汽埃安的超级快充完全由特来电研发生产。

材料和零部件升级打开空间

800V快充的广泛应用离不开电池电芯倍率性能的提升。

据天风证券,目前主流的动力电池包已能支持2C充电倍率,往上提升类似木桶效应,短板在负极,负极析锂问题还待解决。由于硅的析锂风险小,且相较于碳所能接受的0.1V电压,硅可忍受0.4V,采用硅负极成为解决负极短板的方法之一。

贝特瑞(835185.BJ)自主研发的氧化亚硅表面改性技术、高容量硅碳产品开发技术已实现量产,可改善电池的放电倍率和循环行为,天风证券预计该公司2022、2023年硅负极分别出货0.5万、1.1万吨(纯品),吨净利润4万元,贡献利润2.0、4.4亿元。

解决负极问题的另一种方法是对石墨材料进行改性处理,比如表面涂覆、混合无定型碳等。

2019年,璞泰来(603659.SH)在溧阳自建炭化产能以满足高端产品对快充的需求。同时,硅负极量产带动 PAA 粘结剂需求, 璞泰来则参股了PAA 龙头茵地乐。

此外,导电剂碳纳米管CNT可同时应用在石墨材料和硅负极中,对石墨负极的作用是可以加 CNT 改性,而硅负极离子导电性较差,需添加单壁碳管改善。天奈科技(688116.SH)和道氏技术(300409.SZ)在碳纳米管、单壁管领域均有布局。道氏技术此前在接受第一财经采访时表示,公司正在组织第5代单壁管于2022第三季度实现量产。

电压平台从400V提升至800V,充电端零部件也需升级改造。

例如,上文提到的拉高纯800V电压平台成本的SiC功率器件。比亚迪半导体作为国内首批自主研发并量产应用SiC器件的公司,在2022年6月推出1200V 1040A SiC功率模块。该产品在不改变原有模块封装尺寸的基础上将模块功率大幅提升了近30%,主要应用于新能源汽车电机驱动控制器。

同时,熔断器、薄膜电容、继电器、高压连接器等元件需求量也会随着800V高电压充电的放量而增长。民生证券预计,这五类产品2025年市场空间分别可达5.38亿、19.37亿、30亿、64.58亿元。


本文不构成任何投资建议,投资者据此操作,一切后果自负。市场有风险,投资需谨慎。

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