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　　比较分析不同技术路线电池的快充应用前景

　　不同技术路线电池的快充应用前景充电的快慢和动力电池、充电桩、电动汽车整车、电网等整体技术和设计要求都息息相关，其中最大的影响因素还是在于电池。我们具体来讨论不同类型的动力电池在快充技术方向上的应用趋势。各种正极材料几乎都可以用来制造快充型电池，但适用性和优劣各不相同。1、三元快充型电池更适用于电动乘用车三元电池因其有较高的能量密度更受到重视，材料本身导电性能优异，但反应活性太高，因此对快充安全性提出了较大的挑战。三元电池快充体系的代表企业有宁德时代、比克等。宁德时代研发了“超导电子网”和“快离子环”技术，可实现15分钟内SOC从5%充电到85%，能量密度190Wh/kg，循环寿命超过2500次，主要应用领域为乘用车，预计2018年内具有批量生产的能力。比克今年5月最新推出的3.0高能芯通过引入硅系负极材料、高镍正极材料，以及专门开发的电解液，其能量密度高达近250Wh/kg，可实现500公里超长续航里程。通过充电策略设计，有效缩短充电时间，提高充电效率。在极端的应急模式下，充电10分钟可行驶60公里。按照燃油车的使用习惯，要实现充电时间在10-20分钟以内完全充满电，充电倍率至少需要3-6C之间。目前市面上的纯电动乘用车大多数是半小时到1小时充满80%电量，比以前两三小时的充电时间已提升了不少，未来有望进一步压缩到20分钟内。2、磷酸铁锂快充乘商均可用磷酸铁锂在快充领域不具有先天优势，从材料上看，磷酸铁锂材料的本征电导率比较低，仅为三元材料的百分之一，需要对磷酸铁锂材料进行导电性优化才能满足快充的需求。但磷酸铁锂的材料成本相对较低，结合成熟的技术背景及稳定的产品性能，有较为广泛的应用前景，代表企业有宁德时代、沃特玛等。受限于理论能量密度的极值限制，磷酸铁锂未来在能量密度方面的发挥空间不大。但对于客车、物流车、专用车等商用车现已选用磷酸铁锂体系而言，对于能量密度的提升并不是必须的，而快充则越来越体现出其重要性。

　　3、锰酸锂电池适用于插电式混动客车锰酸锂电池具备功率性能、放电倍率性能、低温性能好，电压频率高的特点，且在三元上游原材料疯涨的态势下，锰酸锂的成本优势正在逐步突显。但在能量密度、高温性能等方面仍然需要提升。近年来，锰酸锂快充电池在插电式混动客车领域占比增长显著，代表企业为中信国安盟固利、亿鹏新能源、微宏动力。然而，锰酸锂电池在高温条件下循环性能欠佳，通过正极掺杂可以改善锰酸锂电池高温性能，但改性后的锰酸锂材料已非“原来的锰酸锂”了。业内常用“多元复合材料”，正极采用三元材料和锰酸锂混合体系，负极则采用多孔复合碳，进一步提升快充的性能，但安全性仍然需要重点关注并不断提升改进。4、钛酸锂快充电池适用于纯电动客车钛酸锂动力电池是以负极材料命名，正极采用三元材料，以珠海银隆、微宏动力、天津捷威为典型企业。从性能来看，钛酸锂电池的低温性能优越、安全性和循环使用性能较好，作为快充电池的倍率性能也得到业界的肯定。但是钛酸锂目前突出的问题有两点：其一，能量密度相对较低，在政策、市场均要求不断提升能量密度的压力下，当前钛酸锂的市场份额在整个动力电池市场中占比较低。其二，受高成本的小金属材料如钛、镍、钴的影响，钛酸锂电池成本明显要高于其他体系。钛酸锂电池在循环寿命方面明显优于其他体系快充型电池，这因材料本身特性，即“零应变”特性决定。但其劣势明显，能量密度较低，能量密度只有三元体系的一半左右。再加之价格偏高，目前大多是在快充公交上应用，后续亟需寻求更高电压的正极材料及匹配电解液来解决此缺陷。5、快充新方向——钛铌氧化物负极材料钛铌氧化物是基于钛酸锂的基础上研发产生的，主要优势在于相对于钛酸锂理论容量175mAh/g，钛铌氧化物的理论容量在280mAh/g左右。2017年10月，东芝官方宣布已成功研发新一代车用锂离子电池，有望在2019年商用。该电池采用钛铌氧化物材料，相对目前三元、磷酸铁锂等技术，实现颠覆性进步。新电池具备能量密度高、充电效率快等优点，只需充电6分钟就能达到90%的电量，可行驶320公里。目前锂电池平均需30分钟才能充至80%电量。此外，“石墨烯电池”的概念一直比较火热，但行业内也存在争议。在锂电池中应用，石墨烯主要做负极活性材料和导电添加剂。单就快充能力来看，采用石墨烯作为导电剂，或用石墨烯包覆磷酸铁锂/三元锂材料，能达到较好快充效果。但综合成本、工艺难度等指标来看，仍有很大挑战性。快充产品市场前景能量密度高，充电快，价格便宜，这是用户最期待的理想型动力电池产品。然而“鱼与熊掌不可兼得”，在现有的锂离子电池体系下，倍率性能、能量密度、寿命、安全性、价格等动力电池最重要的五个指标都固定在比较稳定的特种图里面，提高任何一个指标，其他的指标相对来说都会受到损失。目前快充动力电池主要应用于新能源客车，因其对城市及受众单位选择性强，即有相对财力支持的城市或单位，比较倾向于快充型电池客车。但从市场发展潜力来看，未来乘用车、专用物流车的增速及市场规模将高于客车，因此未来快充型动力电池的消费结构将会向这两类车型偏移。根据电池中国数据，2017年我国快充客车产量6486辆，电池装机量达597.52MWh，占新能源客车总量的6%。其中，快充客车产品充电倍率最高为6.42C。倍率在3C-5C车型产量为4771辆，电池装机量为480.68MWh;倍率在5C-10C车型产量为1715辆，电池装机量为116.84MWh。目前快充客车快充倍率主要集中在3C-5C之间。从电池类型来看，2017年快充客车的电池材料主要以钛酸锂为主，装机量为571.54Mwh，占比95.65%。根据2017年4种类型动力电池出货量，1.54GWh锰酸锂部分用于插电式混动汽车，部分满足小快充要求，16GWh三元电池汽车部分满足小快充要求。整体来看，三元快充电池适合乘用车，磷酸铁锂、钛酸锂等快充电池适合客车，锰酸锂快充电池适合插电式混动汽车，钛铌氧化物或是快充新方向。