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2023-09-18 16:22
我們離真正的超充還有多遠?
多年以后,面對滿大街搭載超充電池的新能源汽車,人們將會想起寧德時代*次舉行線下發佈會那個遙遠的下午。
2023年8月16日,寧德時代宣佈推出全球*磷酸鐵鋰4C超充電池——神行超充電池,這款電池可以做到「充電10分鍾,續航400公里」。
寧德時代國內乘用車事業部CTO高煥在發佈會上似乎在致敬加西亞·馬爾克斯的著作《百年孤獨》,「多年后再回顧新能源電車的發展史,會發現,超充時代的全面到來從今天開始。」
一個月過去了,超充電池的熱度還在繼續,中國的動力電池廠商已經把超充電池帶到了全世界。
9月7日,寧德時代在2023慕尼黑車展(IAA國際車展)上宣佈將在德國和匈牙利的工廠生產神行超充電池;欣旺達也在車展上給自家的閃充電池打了廣告,資料顯示其從20%充至80%的SOC為十分鍾,並可支持電動汽車續航達1000公里。
寧德時代雖然是全球*的動力電池廠商,但並不是*個推出超充電池的廠商,在它之前,中創新航、蜂巢能源、國軒高科等動力電池廠商都推出了自己的超充產品。
不過相較於寧德時代,這些廠商的超充電池均為三元鋰電池,而非成本更為低廉的磷酸鐵鋰電池。
如今,部分超充電池已經開始裝車,正式推向消費市場,但也有一些仍處於研發階段。不過隨着寧德時代入局,「發展超充」已經成爲了電池廠商的共識,中創新航的一位市場人員直言:「快速補能一定是未來的方向。」這種發展趨勢也得到了行業研究者的認同,天風證券機構研究員劉尊鈺就向「甲子光年」表示:「今年是超充電池的元年」。
動力電池產業迎來了新一輪熱潮,但熱潮的背后也存在着焦慮與隱憂。
01 新技術還是新話術?
儘管寧德時代8月16日的發佈會只進行了短短二十幾分鍾,但隨后市場表現出了極為正向的反饋。大量媒體對其產品進行了報道,甚至給出了「殺死燃油車的最后一根稻草」的評價;這種正向反饋直接體現在了股價上,截至8月17日收盤,寧德時代報235.25元,漲幅1.14%,總市值10342.28億元。
在國內動力電池產業里,超充電池並不是新事物。儘管超充電池經過了一段時間的發展,但是超充電池並沒有一個明確的標準或定義。一般而言,目前行業內將使用高壓充電的4C(4C即電池能夠在四分之一個小時即15分鍾內充滿)及以上的電池,稱為超充電池。
但是,「甲子光年」注意到,業內廠商在相關產品宣傳中,「超充電池」「快充電池」都會提及,部分廠家也會稱3C(3C即電池能夠在三分之一個小時即20分鍾內充滿)電池為「超充電池」。「超充」不僅代表充電速度或新技術,也成爲了一種刺激消費者的產品宣傳話術。
今年4月,中創新航就推出了「頂流」超充電池,官方稱這種圓柱形三元鋰電池通過材料和結構的創新,使電芯能量密度達到了300Wh/kg,充放電倍率達6C,可在十分鍾內充電80%。6C倍率加圓柱封裝形態的動力電池較為少見,這讓這款電池獲得了極大的市場關注度。除了6C產品,中創新航的磷酸鐵鋰3C電池已經搭載在了小鵬G6上,配合其800V超高壓快充架構,實現了充電15分鍾續航300km的快速補能效果。
蜂巢能源則早在2021年的上海車展上,就推出了推出「蜂速」快充電芯,甚至也打出了「充電10分鍾,行駛400公里」口號。公開資料顯示,蜂巢能源的第二代4C「蜂速」電芯容量165Ah,能量密度大於260Wh/kg,20%-80%SOC快充時間為10分鍾。
除此之外,巨灣技研也擁有自研的XFC快充電池,並有3C、6C等多種充電倍率型號,其中3C型號已經搭載廣汽AION V plus系列車型上,是較早佈局並完成超充電池商業化的供應商之一。
億緯鋰能推出的大圓柱電池也支持9分鍾快充;孚能科技的SPS快充電池支持800V平臺和4C倍率;欣旺達的SFC480超充電池同樣可以在10分鍾內充電80%。
電池供應商們都「十分默契」地推出了超充電池產品,加上國內動力電池市場集中度又非常高:行業內業務規模前三名企業的所佔的市場份額(CR3)保持在70%左右,超充電池成爲了行業未來幾年明確的產品變革方向之一,在行業頭部廠商的帶動下,部分廠商跟風佈局或者宣傳「超充電池」的情況客觀存在。某動力電池廠商市場人員直言:「從2016年到現在,電池幾乎沒有太大的變化,現在沒有新的話題了,所以大家才都去搞這個東西(超充電池)。」
「充電快」能緩解新能源車主的里程焦慮嗎?
能,但只是其中一方面。
02 卷不動能量密度,卷速度?
寧德時代內部對動力電池性能考覈有 6 個要素:能量密度、安全性、成本、充電速度、耐温性和良品率。
不可否認,超充是由里程焦慮催生的產物,但是不論是3C還是4C,關注的都是充電速度,而非電池容量。其實,在過去很長一段時間里,提高電池能量密度纔是各家動力電池廠商的主要發力方向。
依據電解質分類,鋰電池可分為液態、半固態、準固態和全固態四大類,其中半固態、準固態和全固態三種統稱為固態電池。固態電池具有高能量密度、高安全性、長壽命等優點,有望突破電池續航問題的極限,極大地推動電池技術向着更加安全、高效、環保的方向發展。
傳統鋰電池(液態電池)與固態鋰電池區別
圖片來源:上汽清陶
作為傳統鋰電池的液態電池一直在進行材料創新。*電動網數據顯示,2015年磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池出貨量分別為69%和27%,2016年是73%和22%,但到了2017年,相關補貼政策開始和電池能量密度掛鉤,能量密度更高的三元鋰電池的市場份額開始逐步超過磷酸鐵鋰電池。
磷酸鐵鋰電池到三元鋰電池的系統性轉變,可以看做是通過材料創新來提高電池能量密度,進而提高續航里程的一個直觀體現,同時這麼做也十分有效。根據工信部統計數據,2017年第1批推薦目錄純電動乘用車型平均續航里程僅211.6km,但2020年第7批的平均續航里程已經達到391.4km,平均續航里程提升約85%。
2022年7月,寧德時代發佈了磷酸錳鐵鋰電池。今年5月,國軒高科發佈了自主研發的磷酸錳鐵鋰L600「啟晨」電芯及電池包,宣稱續航里程可達1000公里。磷酸錳鐵鋰電池屬於磷酸鐵鋰與磷酸錳鋰的混合產物,行業通常認為,磷酸錳鐵鋰電池能夠保留磷酸鐵鋰電池的高熱穩定性、成本低等優點,還能借助錳材料增加電池電壓,彌補磷酸鐵鋰能量密度低的短板。就數據而言,磷酸錳鐵鋰電池可以較磷酸鐵鋰電池的能量密度提升15%左右,因此也被稱作「磷酸鐵鋰的升級版」。
但是某動力電池廠商工作人員依然對這項技術持保留意見:「磷酸錳鐵鋰並不是一個成熟的材料體系,搞的企業也比較少,實際效果也不太清楚。」工信部在今年8月14日發佈的車型公告顯示,奇瑞星途星紀元兩款車型和智界S7兩款車型使用寧德時代三元鋰離子和磷酸錳鐵鋰電池。磷酸錳鐵鋰已經實現量產裝車,但實際效果還有待觀察。
當以磷酸鐵鋰電池、磷酸錳鐵鋰電池和三元鋰電池為代表的液態電池的能量密度基本達到上限時,固態電池就成爲了新的突破點。固態電池的概念並不新,但是產能和市場化應用一直是行業面對的問題。
今年5月,贛鋒鋰業披露的投資者關係活動記錄顯示,其今年預計逐步釋放2GWh產能的半固態電池產品,但單體能量密度實際上跟目前液態電解質的三元鋰電池在同一水平(260Wh/kg)。
最能感知里程焦慮的車企,一直對固態電池保持關注。蔚來2019年就開始推進半固態電池項目,在2020年的NIO Day上,蔚來正式發佈了續航超1000km,採用固液混合電解質的150kWh電池包。蔚來創始人李斌在2021年初表示「固態電池小試已經達到了技術要求」且「供應商與蔚來有着非常緊密的合作關係,是業內最*的公司」。結合當時寧德時代作為蔚來*一家電池供應商的情況,市場上開始出現寧德時代將給蔚來供應半固態電池的消息。
但最終這項合作並未達成,2022年初,衞藍新能源創始人李泓透露,衞藍新能源正在與蔚來汽車合作,推出半固態電池。但原定於2022年第四季度開始量產交付的半固態電池並沒有按計劃裝車,今年7月20日,蔚來汽車總裁秦力洪在Power Day 2023上説:「150度(kWh)電池包的研發和驗證比預計時間要長,預計的7月底還要再稍等。」
今年7月4日,豐田公司宣稱在固態電池技術上取得了重大突破,可以製造出「充電10分鍾,續航1200公里」的固態電池。豐田方面還宣佈,將在BEV車型上搭載全固態電池,並計劃於2027-2028年投入實際應用。
伯明翰大學商業經濟學教授戴維・貝利認為,如果豐田公司的説法屬實,那麼這可能是未來電動汽車的一個里程碑事件。「通常在原型階段會有一些突破,但是放大生產就很困難。」貝利説,「如果這是一個真正的突破,那麼它可能是一個顛覆性的創新,可以説是電動汽車的聖盃。」
寧德時代首席科學家吳凱對豐田在全固態電池技術方面取得的突破錶示懷疑,並稱「全固態電池目前還有些核心問題亟待解決」「以寧德時代的技術水平而言,也很有難度」。清陶能源總經理李崢則認為,豐田提出的「充電10分鍾,續航1200公里」是一個材料級的概念,即其開發的固態電池電解質的材料的性能支持這樣速度,並不是推出充電10分鍾跑1200公里的車。
就目前公開資料而言,能夠將能量密度提高數倍的固態電池,還沒有量產裝車的案例。
不可否認,動力電池廠商不斷在研發創新,並致力於推動產品走向市場,成功上車。但是,動力電池的科技樹上的每一從「加點」的背后都是不小的成本,在提高能量密度的「加點」遇到困難時,縮短充電時間就成爲了一個可以「卷」的方向。大約10年前手機廠商的「充電競速」,如今又發生在了新能源汽車動力電池領域,連廣告語都是那麼相似。
縮短充電時間的確可以提升用户體驗。以小鵬G6為例,其搭載的3C倍率電池已經可以實現較好的快充效果。小鵬社區博主「大包子狸」的實測結果顯示,小鵬G6電量從5%充電到50%用時11分鍾,增加了300公里續航;充電到90%用時31分鍾,增加了557公里續航。這僅是3C電池的充電錶現,4C或6C電池的充電速度還會提高。
用户體驗的提升能帶來純電動汽車銷量的增長,這既有利於電池廠商提高產品銷量,也有助於純電動汽車做大市場規模,以應對混動式汽車的挑戰。
這挑戰可不小。2022年,我國新能源汽車全年產銷邁入700萬輛規模,混動式汽車也迎來爆發式增長,達到了151萬輛,同比足足增長了1.5倍。值得一提的是,2022年混動車的各月銷量同比增速保持在100%以上,整體上高於純電動車同比增速。
混動車曾被一部分人認為是「技術落后」,但消費者會用腳投票。在純電動車續航里程焦慮仍舊存在的情況下,如果不考慮上牌因素(北京、上海等地混動車無法取得新能源牌照),對很多消費者來説,混動車是一個不錯的選擇。而超充電池正在試圖縮小純電動車與混動車的使用體驗差距,並幫助純電動車企奪回一部分市場。
還有一點不容忽視。混動車的電池容量普遍較小,一般在30kWh左右,純電續航里程在100-200公里,對動力電池的性能需求不高,混動車市場份額的不斷擴大,對賣電池的廠商來説並不是什麼好事。
03 價格和體系,缺一不可
雖然現在超充電池市場十分火熱,但消費者想要真正體驗快速補能還需要很長一段時間。
首先是電池價格較高。根據電池及材料資訊平臺鑫欏資訊統計,7月27日,方形三元鋰動力電芯報價0.65-0.76元/Wh;方形磷酸鐵鋰動力電芯報價0.56-0.68元/Wh。某動力電池廠商市場人員接受「甲子光年」採訪時表示,目前3C、4C三元鋰電池的報價在1元/Wh以上,平均比普通三元鋰電池高40%。
較高的價格導致能夠搭載超充電池的車型大多為高端車型,而超充電池想要大規模普及就必須把價格打下來,這也是寧德時代推出磷酸鐵鋰超充電池的*意義。
據36氪援引知情人士的表述,「寧德時代目前對這款4C磷酸鐵鋰產品的每瓦時報價計劃是明年達到0.53元 ,后年達到0.4元以下。」也有知情人士向「甲子光年」透露:「寧德時代的超充電池報價,只比普通的磷酸鐵鋰電池貴兩分錢,是非常便宜的。」
但寧德時代的磷酸鐵鋰超充電池能否順利量產並按計劃報價,一些產業人士仍然持觀望態度。
磷酸鐵鋰材料本身並不適合進行高倍率充電,其本徵電導率比較低,僅為三元鋰材料的百分之一,大倍率充電時容易熱失控,因此目前市場上磷酸鐵鋰電池普遍的充電倍率在2C-3C。某頭部動力電池廠商技術人員直言:「如果用磷酸鐵鋰做超充電池,負極要做特殊設計,短期內成本不見得低。」
另一家動力電池廠商的市場人員結合行業現狀進行了分析:「將磷酸鐵鋰電池做到4C的倍率,還要量產,是很難的。不排除4C倍率是波峰數值的可能,將電芯整合成電池板后平均充電倍率或許無法達到4C。」
「甲子光年」瞭解到,部分動力電池廠也在磷酸鐵鋰超充電池上做了多年的技術儲備,但由於材料、成本、技術成熟度、市場驗證周期等問題,並沒有快速推進。
客觀來説,任何一家廠商推出磷酸鐵鋰超充電池對行業都是一種突破,但面對上述問題,業內存在不同的聲音也很正常。神行超充電池即將在今年底實現量產,搭載神行超充電池的電動車也將在明年一季度上市,消費者在期待,業內人士也在用專業視角保持關注。
除了電池價格較高之外,超充體系配套要求也很高。4C、6C這樣的超充體驗不是一款電池就能帶來的,還需要車輛具有高壓架構,並使用大功率充電樁才能實現。
發展相對較快的是車輛高壓架構,目前市場上已經有多款車型配備了800V高壓架構,包括小鵬G9、G6、路特斯ELETRE和即將上市的合創V09、極氪CS1E、問界M9等,但大功率充電樁,也就是所謂快(超)充樁的建設速度仍較為緩慢。
數據顯示,截至2022年末,國內公共快充充電樁數量為89.63萬台,同時新能源汽車保有量達到1310萬輛,車與公共快充樁的佔比僅為1:0.06。同時,公共充電樁運營商如特來電、星星充電等,運營的大部分設備為慢充樁,快充樁的建設運營主力軍往往是車企。
例如特斯拉,截至今年4月,特斯拉在中國市場擁有超級充電站1600多座,超級充電樁超10000台;小鵬也在上月底宣佈,其完成了第233座S4超充站的建設,並表示將在2025年建設3000個自營超充站點。從功率上來看,小鵬的S4超充樁為480kW,甚至高過了特斯拉V4超充樁的350kW。
但超充樁作為基礎設施,建設成本很大。業內專家估算,一個座配有十個超充樁的充電樁建設成本在200-250萬元,加上后期的維護費用,對新能源車企來説是一筆不小的支出。目前國內新能源車企競爭愈發激烈,車企本身的經營情況容易出現波動,一旦其無法持續提高銷量,持續賺錢,超充樁的建設可能也將隨之停滯。
此外,超充取電對配電電網的衝擊同樣很大,電網側同樣要進行一定程度的改造升級。8月30日,中科院院士歐陽明高在電動汽車百人會隆中論壇上就表示:「廠商都在推出快充電池,但快充是需要整車、電池、充電樁相互配合,否則可能會出現安全事故或造成電池壽命大幅衰減,而且大功率直接取電,電網也是受不了的。」
在緩解電動車主里程焦慮之前,研發超充電池的廠商及相關車企要解決的是電池價格和超充體系問題,畢竟科技樹上的每一個技能點的背后都意味着資金、時間、人力等成本,需要謹慎對待。
正如加西亞·馬爾克斯在《百年孤獨》最后寫到的:「這手稿上所寫的事情過去不曾,將來也永遠不會重複,因為命中註定要一百年處於孤獨的世家決不會有出現在世上的第二次機會。」
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