當消費端的超快充需求凸顯,而單槍電流上限承壓,高壓化成為大眾選項。
于是,各大主機廠、電池企業,開始爭先恐后將“800V”當做賣點大肆宣傳。極氪800V金磚電池、智己L6準900V、蜂巢能源800V短刀、廣汽埃安900V高壓平臺......
廣義上的800V,指550V-900V電壓區間
與此同時,搭載800V電池包的車型陸續落地,阿維塔、比亞迪、廣汽埃安、小鵬、智己、小米、極氪、問界等車企紛紛加碼。其中,智己LS6單車PACK電壓值750V,逼近800V。
然而,車企蜂擁而上的800V,并未實現預期的超快充,甚至是快充。
01. 800V≠超充
如果把3C及以上充電倍率定義為超快充,目前搭載800V電池包的車型大多都無法實現這一功能,4C、6C更是望塵莫及。
為什么?宣傳與實際落地相去甚遠!
這里面其實存在一個認知誤區,800V≠超充。
全800V高壓平臺架構
800V系統主要是車端高壓平臺架構,800V超充是指動力電池包作為整車800V系統的部件和電壓來源,具備的功能之一。而超充功能的落地,一方面需要整車電池包具備高壓超充條件,另一方面需要樁端的配合。
樁端的配合,主要指超充樁和快充樁的配套建設。
但是目前超充車型非常少,而且超充樁充電功率高,補能速度遠高于普通快充樁,所以實際所需數量也相應較少。市面上多以快充樁為主,維持在國標最大電流250A,500V、750V、1000V三個規格,其中以750V居多。
電流上限承壓,要最大化利用現有快充樁,提升充電功率,只能在電池包上升壓。這就意味著整個系統的高壓化,電機、OBC、DC-DC、壓縮機、高壓接插件等高壓部件將直接或間接轉向800V。
與之對應地,整車高壓平臺的重新設計、電芯尺寸的限制、化學體系的選擇、功率器件的挑戰等一系列的轉變,各個層面的成本隨之增加。
這就是車企宣傳的800V超快充暫時無法落地的根本原因,系統性工程,牽扯面太廣,成本高,但是需求又未明確爆發。
雖然無法乘政策東風和市場需求扶搖直上,一蹴而就,但是車企和電池企業推800V的決心異常堅定,從三元到磷鐵,均有布局。
現有的800V電池包方案主要是通過增加電池串聯數量來提升整包電壓,最先落地在空間較大的C級車或者對成本敏感程度低的高端車型上,多以三元材料為主。
但是隨著磷酸鐵鋰電池大規模進擊,取代三元材料,超充能力的補足也順理成章地被提上日程。
02. LFP玩超充 800V之后又是什么?
但是沿襲800V思路用LFP材料做超充方案,痛點居多。首要解決的,就是如何走到800V。
LFP比三元鋰電池單體電壓低,兩相比較,800V方案需要串聯更多電芯。站在整包角度來看,會犧牲更多空間,增加更多電芯成本。
以現有的乘用車為例,一個550V電池包,需要172個150Ah磷酸鐵鋰電池串聯實現,159Ah三元鋰電芯需要150個,兩者單體容量相差5Ah,電壓相差0.47V。
站在整包角度,在大致相同的條件下,要實現同等電壓水平,LFP電池確實會因為電壓相對較低而需要更多的電芯。相應地,會增加更多電池成本,占用更多電池包空間。
并且,即便整包達到800V電壓,也不等同于具備快充能力。因為是否具備良好的充電性能,跟電芯本身的特性息息相關。
這也是磷酸鐵鋰電池另外一個比較明顯的痛點,電子電導率低、離子擴散速率低,其充放電性能在一定程度上受限。
以落地車型的充電倍率為例,LFP充電倍率最高在3.1C,三元鋰電池直接站上6C,1C及以上為主流充電倍率,磷酸鐵鋰明顯有一半徘徊在1C以下。
很明顯,磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池的快充倍率,存在差距。
用LFP做超充,成為整個行業的挑戰。
電池企業、整車廠、材料企業試圖從合成工藝、形貌和粒徑、表面結構、體相結構等等角度對磷酸鐵鋰材料進行優化,進一步提升其充放電性能。
以寧德時代4C超充神行電池為例,通過對材料、結構、體系等全方位的技術研發和創新,借助超電子網正極技術、納米化磷酸鐵鋰正極材料、超高導電解液配方、石墨快離子環技術、極片多梯度分層設計等多維手段,為鋰離子傳導搭建高速公路,平衡快充與續航。輔之麒麟電池的熱管理設計,進一步提升整包充電性能。
具備超充能力的同時,寧德時代還表示,“神行超充電池”相較于傳統磷酸鐵鋰電池成本幾乎沒有增加,價格也不會有大的變化,基本加量不加價。
同樣,作為整車企業,思路也如出一轍,廣汽埃安P58微晶超能電池,也是在磷酸鐵鋰化學體系上引入更高容量第二相正極微晶活性材料,改善性能,實現快充。
除此之外,蜂巢能源磷酸鐵鋰短刀電芯,將全面普及2.2C,量產3C、4C,預研5C;極氪金磚超快充LFP電池,最高實現4.5C充電倍率。
整車、電池企業試圖用技術和設計磨平鐵鋰與三元在充電性能上的隔閡,讓磷酸鐵鋰往后不再只是中低端車型的標配,開始進擊快充、長續航的高端車型。
在面向超充的大目標下,800V及其配套、磷酸鐵鋰電池技術攻堅,這兩大思路似乎都是在做加法,需要創造更多的增量資源。
但有沒有一種方式是,在已有資源的基礎上,以最小的成本,無限靠近目標?
03. 超充?另一種解法
比亞迪的解題思路是,雙槍方案,從電流入手。
由于現有充電樁按照2015年國標進行建設,70%直流充電樁電流上限為250A,雙槍方案可以直接讓充電電流達到500A,最大程度提升充電功率。
以騰勢N7為例,基于全域530伏級額定電壓平臺方案,利用特來電120kW充電槍,雙槍模式充電功率達231kW,15分鐘續航385km。
或許外界會疑惑,為什么比亞迪不和其他車企一樣,懟著高壓方案沖。
比亞迪的思路是,任何階段,最大化利用已有基礎設施,而不是無止盡開發新資源。
早在2015年,比亞迪就曾推出過唐DM、秦EV和E5等高壓車型,額定電壓最高超過710V。
但是,彼時95%的公共充電樁電壓都在500V以下,一味拔高電壓無濟于事。所以比亞迪推出升壓充電技術,在車輛的充電系統中增加一個升壓模塊,將低壓樁的輸出電壓升高到與車輛電池系統匹配的電壓,從而進行高效充電。
歷經八九年的發展,公共直流樁整體電壓已經提升,500V、750V、1000V三個規格并存,其中750V充電樁占比已經超過50%。
如今,為了兼顧超充需求,在提升整車電壓的基礎上,比亞迪同時增加雙槍充電選擇,配合復合直冷技術,無需新建充電設施,用快充樁實現超充功能。
無論是800V還是雙槍方案,共識是超充。
04. 800V 更廣闊的市場
目前主流的800V電池包方案主力搭載車型為C級車和部分高端純電車型。
C級及以上相較于級別更低的車型,空間上的自由度更大,需要的電量更多。在電芯容量不變的前提下,需要串聯更多的電芯來提升整包電壓,從而增加整體電量。已搭載800V電池包的車型中,純電車型電量普遍在80kWh以上,可覆蓋600km-800km續航。
相應地,大電量電池包所需的充電時間更長,而充電效率又是C端消費者選擇的關鍵因素之一。在樁端電流不變的情況下,車企或者電池企業選擇在電壓上做文章。800V電池包基本上能覆蓋目前市面上主流的750V快充樁,通過提升電壓來縮短充電時間,滿足C級車更高充電效率的需求。
與此同時,800V方案會伴隨一系列部件的兼容與升級、材料的迭代,自然會有部分成本增加,而C級車、高端車型對成本的敏感程度,普遍低于A級車,對其兼容程度更高。
這就是為什么,800V偏愛C級車和高端純電車型。
按照部分自主品牌的規劃,全系800V、800V平臺落地進程已提至2025年,甚至更早。外資車企跟隨整車投放節奏,時間線相對靠后。這也意味著,未來會有更多車型標配800V。
但是,并非所有800V方案都是為了快充。各車企根據不同的產品規劃、平臺化策略,以及匹配高壓系統化等需求,對應也會催生800V方案。
以比亞迪漢、騰勢N9和方程豹豹5三款PHEV車型為例,在沒有大電量的需求下,為了兼顧電芯平臺化策略、匹配電機,在已有小電量電芯的基礎上,串聯出高壓電池包,進而衍生出來的800V方案。
未來,800V方案會隨著市場的擴張落地到更多車型上。從C級車開始,但遠不止于此。