保時捷押注「增壓電芯」：V4Smart 二代 21700 發佈，硅碳負極 + 無極耳，把功率與能量同時拉滿

（來源：儲能世界）

一、資本與戰略：從 V4Drive 到 V4Smart

2025 年 3 月 4 日，保時捷收購 Varta 的高性能圓柱電芯子公司 V4Drive，並更名為 V4Smart，保時捷成為多數股東，Varta 保留少數股權且不再具有經營影響權。更名不僅是資本層面的安排，更意在將應用場景拓展到汽車之外，覆蓋更廣泛的高性能需求行業。

二、從「增壓電芯」起步：一代產品覆盤

V4Smart 的技術路徑最初並非傳統動力電池的「主包思路」，而是增壓電芯（booster cell）：在極短時間吸/放出大功率，用作動力系統的峰值「增壓器」，可與長續航主電池並聯或用於混動車型。此前，這一特種思路一度只服務保時捷，是 911 GTS 車型 T-Hybrid 架構中的量產「助推器」。

三、二代雙路線：HP-5X 與（U）UHP-3X

此次發佈的二代 21700 電芯提供 HP-5X（高能+高功率）與（U）UHP-3X（極致功率）兩個版本，均處於 A 樣品階段：

• HP-5X：能量密度 >280 Wh/kg，連續體積功率密度 >7,000 W/L，80% 快充 <6 分鍾，側重能量與功率兼顧；

• （U）UHP-3X：連續體積功率密度 >15,000 W/L，脈衝功率 >900 W，80% 快充 <4 分鍾，面向極端熱負荷與峰值拉昇場景；

• 循環壽命（25℃，至 80% SOH）：HP-5X >1,000 次，（U）UHP-3X >1,600 次；

• 工作温度：HP-5X −35℃~75℃，（U）UHP-3X −46℃~75℃。

  與一代相比，（U）UHP-3X 的連續體積功率密度提升約 75%，而 HP-5X 的比能翻倍。

四、材料與結構的「組合拳」：硅碳負極 + 無極耳

二代性能躍遷的核心在於兩點：

1. 硅碳負極（Group14）：以硅碳複合替代石墨，擴大鋰存儲位點並提升倍率與快充能力，是 HP-5X 能量提升的關鍵；

2. 無極耳（tabless）：取消 18650/2170 傳統的極耳匯流點，等效縮短電流路徑，降低內阻並改善散熱，從而支撐更高的連續功率輸出。

五、第三方測試信號：18650 驗證數據

除 21700 外，V4Smart 還委託 Batemo 以 18650 規格進行評估：容量約 3.7 Ah、比能 277 Wh/kg（體積比能 757 Wh/L）、比功率 2.73 kW/kg（體積功率 7.47 kW/L）。這組數據從第三方維度印證了「能量與功率兼顧」的路線，併爲后續系統級建模與熱管理設計提供了可信參數基線。

六、系統工程視角：增壓電芯如何落地？

1）並聯增壓架構。在純電或混動平臺上，增壓電芯與主包並聯，BMS 以功率閾值和熱閾值為邊界調度峰值功率。其價值主要體現在：峰值響應更快，爬坡/超車/賽段衝刺時降低主包倍率負擔；熱管控更友好，把高熱流密度集中在更耐高流的增壓支路；壽命經濟性更優，主包「吃小流」減緩衰減，增壓支路以更換/維護周期應對高應力。

2）與超級電容的邊界。增壓電芯的能量密度遠高於超級電容，峰值功率又高於傳統動力電芯，在「功率—能量」二維座標上佔據中間高地，更適合乘用車、性能車與高強度工況的可批量化落地。

3）軟件定義的優勢。結合精準的電芯模型與熱-電耦合仿真，可以在整車層面動態分配峰值與熱裕量，釋放「材料 + 結構」的上限，而無需在主包層面一味堆料。

七、對比與邊界：與傳統 21700/刀片/4680 的差異

用途差異是 V4Smart 的最大特徵：它並不試圖在「整車續航」上與高能量主包競爭，而是通過極限倍率 + 快充塑造「性能增益」。與主流高能量電芯相比，V4Smart 以更短電流路徑（無極耳）與更強快充能力（硅碳負極）在短時功率密度與温控可控性上具備優勢，但在極致體積能量密度與成本敏感型長續航場景上並非最優。製造層面，無極耳對極片塗布、卷繞與焊接的一致性要求更高，良率與成本控制將是量產的關鍵「攔路虎」。

八、產業與產能：從「只服務保時捷」到多行業

官方口徑顯示，V4Smart 已將二代電芯定位面向汽車、航天與電動工具等多個行業，諾德林根基地產能近月擴大；而早在 2024 年 4 月，埃爾萬根就已啟動首代量產。隨着更名與股權調整，V4Smart 的客户範圍已從「保時捷專屬」轉向「多行業高標準」。

九、風險與挑戰：硅碳負極的「代價」與工程守則

硅碳負極帶來更高比能與更快充電，但體積膨脹、SEI 管控與長壽命一致性是工程難點。V4Smart 給出的 >1,000—1,600 次（25℃，至 80% SOH）壽命目標在增壓工況下具備現實意義，但在極寒/高温與高震動/高倍率循環的複合工況中，熱管理策略（冷卻板佈置、導熱墊/殼體路徑）和 BMS 的倍率限流、SOC 窗口管理、SOH 估算模型，仍決定了全生命周期的可用性與安全冗余。對於整車廠，合理的功率分流曲線與峰值使用佔空比是將實驗室數據轉為量產體驗的關鍵。

十、結論與展望

V4Smart 的二代 21700，把材料（硅碳負極）、結構（無極耳）與系統定位（增壓電芯）組合爲清晰的工程敍事：在不與主包「拼續航」的前提下，用高倍率與快充打造可規模化的峰值增壓能力。對性能車、賽道化車型與重視「短時爆發」的商用/航天設備而言，這是一條更務實且差異化的路線。隨着保時捷的資本與製造賦能、諾德林根與埃爾萬根產線的持續完善，以及第三方測試與模型生態的成熟，V4Smart 正把「只服務一款車」的特種方案，推向多行業的高性能主航道。

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