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为什么说快充电池技术是电动汽车行业接下来五年工业化的重要风口

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微 信图标配图摘自Stellantis公司的EV DAY 2021

笔者跟进快充技术领域有相当一段时间了,在这段时间里也是感触很多,看着它从不太受到注意一步步的成长到现在这样受到了很多关注。但即便如此,仍然会有很多朋友来问底层逻辑:为什么快充就是接下来五年里电动汽车行业的重要风口呢?今天就借这个机会和大家聊一聊。


原因一:明显提高用户体验

过去十年中,电动汽车大量推广,但是占据主体和未来主流方向的纯电动汽车普遍使用偏能量型电芯,一般只能支持平均充电速率0.33C~1C,换算成10~80%SOC(荷电状态)快速充电时间只能满足3h~45min量级的充电,这相比于传统燃油车在加油站加油3分钟即可满续航走人的用户体验差距太大,极大的制约了电动汽车用户跑更长途旅行的可能性,因此从用户体验改进上必须要推动快充。

而且相比于目前热炒的许多其它的技术路线,快充是最为直接与用户体验挂钩的,其它技术虽然从偏向于科学角度上有自己的论证逻辑,但是很难证明自己可以很直接的解决用户需求的痛点(比如你说自己可以更安全,那就得把过38031TRTP的结果拿出来看看)。

所以说来说去,用户需求&体验是硬道理,智能化的大潮让人机交互、自动驾驭等方面的体验提升了好多,相应的也刷新了人们对于“车”的理解,那快充的发展可以说就是意料之中的下一个重点突破的方向了。


原因二:近五年内工业化和成本上的可实现性高

快充技术整体还是基于目前的(能量型)锂离子电池技术调整改进得来,圆柱、方形、软包电芯都可以实现,基础科学问题基本一样,因此本质上是不存在障碍的

当然了,做好快充对于团队对于电化学的理解和应用解决问题能力要求更高,然后在工业化上会有一些部分工段设备的调整,但是与传统的生产区别并无本质的不同,这就使得传统经验可以借鉴和拔高使用,所以总体来说:工业化的难度上并无难以克服的本征性困难

此外快充型电池因为使用的化学体系与工艺与传统电池相似,因为成本上变高幅度是完全可控的综上所述,在近五年内工业化和成本可实现性高。反观目前很多热炒的其它技术,很多都处于实验室刚刚转向中试的过程,在样品转工业化、团队量产经验积累、材料经验积累、成本分析上都还存在着很多工作需要补充完善,还需要进一步往量产方向走出更坚实的脚步来证明实用化的进程。


原因三:国内外主流车企的共同趋势

在这一方面,国内外先进的主机厂都已经提前开始布局,在1~2年前左右就已经开始布局平均2.5~4C快充的技术(对应充10~80%SOC充电时间约为20~12min),考虑到国内主机厂从开发到量产大约要3~4年,国外主机厂需要4~6年,那么国内主机厂在2023~2024年左右开始,国外主机厂从2024~25年开始就会陆续推出15~20min左右快充的车型,届时将对于很多用户极具吸引力。实际上,最近从各家主机厂公布的资料来看,几乎稍微头部点的电动汽车/传统汽车企业都在快充/800V方向有了明确的公开布局,比如:

小鹏5分钟200km,摘自其2021年10月24日的1024小鹏汽车科技日公开资料

理想对快充的规划,摘自理想内部信:2025 获取 20% 市场份额,成为中国第一的智能电动车企业

大众和奔驰现在/未来对于快充能力的追求,他们都提到了“提高用户体验,建设HPC快充网络”这样的愿景,摘自今年两个公司的Strategy Update活动公开资料

诸如此类的公开 信息不胜枚举,BYD、吉利等企业也都在加紧布局800V/快充技术的车型,相信很快就会有很多车型面世。

相对应的,在基建侧建设快充网络基本也是明牌,比如IEA的报告中明确规划的快充桩的建设计划:可见黄色部分将有明显的增长。

摘自IEA的GLOBAL EV OUTLOOK 2021



原因四:高端技术可满足多方树立更高品牌的需求。

快充可以大幅提高用户体验,对于电动化时代的车企来说,目前动力总成同质化略严重,在这时如果能够推出更好的服务也有助于提升车企的品牌形象。

而对于电池企业来说,目前业内各企业对于快充技术的驾驭能力并不相同,能做好快充实际上可以很好的背书该企业的技术和品牌力(有技术门槛),因此能做好快充技术就意味着可能可以给自己的企业带来差异和闪光点,有利于在激烈的市场竞争中杀出重围。

毕竟快充想开发好,对于电池企业要求不低,对于整车企业也是一样,要求双方都要深刻理解电池是什么,怎么用,工作机理如何,如何做好物理性能综合维度的协调、设计和验证,非老司机不能驾驭好这个技术,而且也是需要甲乙方通力合作的——有一方对这个的理解不到位可能就做不出好的产品来。


结语

笔者对于快充这条赛道充满关注和信心,相信会在今后的几年有越来越多的成果出来真正完成量产工业化,进入到我们的生活中去。当然有的朋友可能会问:做快充电网是不是受的了,快充技术怎么开发为什么有技术门槛,笔者觉得今天的文章已经把“快充是接下来几年的工业化风口的事讲完了”,而这些问题可以以后再慢慢讨论和分享。

来源:弗雷刘
HPC化学汽车材料
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-08-07
最近编辑:1月前
弗雷刘
博士 动力电池 新能源行业科普
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特斯拉的电池日可以说是在近一年来牵动了整个行业的心,从疫情期间的高调声明无钴技术到后来不断推迟时间,再到最后9月22日的珊珊来迟,最后在今天电池日总算是与大家见了面。然而电池日发布会后(甚至包括当时),细心的人可能会就已经发现了:朋友圈/舆论圈中对电池日的内容产生了截然不同的声音,然后如果你移步聚焦工程师/投资人聚集的自媒体区,总体来说消极的评价居多,而且今天电池日一天特斯拉的股价大家也能看到:没有任何起色,跌了5.6%,丝毫不见电池日推出的所谓重磅技术对大家对特斯拉前景的信心的振奋作用。那问题出在哪里呢,为什么从资本市场和技术圈来看,这次电池日发布会总体来说是低于预期的呢?刘博在这里给大家分析一下。本文以技术分析为主,其中夹杂一定数量的吐槽。 上半场预热/股东大会环节——冗长无新意本次直播的前一个小时是股东大会环节,与电池技术关系不大,本身也被广大的吃瓜群众视为相对无所谓的环节(有不少人干脆就直接定了5点半的闹钟,好吧你们似乎赚了)。在这一部分中,马斯克先后说了上海工厂15个月的迅速建成投产(Amazing,其实我很好奇德国柏林工厂到底多久能建好,以及在这之前能不能先把新机场整完?)把最便宜的光伏引入美国(Amazing again,蛋是,你这板子是不是从中国进的呀?一龙哥你回答一下我好不好)今年的销量表现不错,正增长(这个是没的说,其它车企基本都是负,只有特斯拉是正增)自动驾驶不断改进改善(怎么说呢,近来特斯拉自动驾驶出的事实在是有点多了,在这里马斯克也有说什么他们的自动驾驶是符合美国政府标准的,但说实话,对于很多质疑来说就这么一页“我不断改进我平均事故率低”的简单介绍是完全不能说服/让广大吃瓜群众对现阶段的自动驾驶技术彻底放心的。)Core Competences 核心竞争力页:说自己的核心竞争力在工程化、制造、软件方面(基本属于地球人都知道,毫无新意)然后放了张背景特别红的照片,说环境气候变化二氧化碳排放blabla(刘博看见这张红图就想到了近来的美国山火——你们也别整那些花里胡哨的了,把火灾控制住就能减少好多碳排好不好?)然后就说特斯拉在储能、光伏、电动汽车方面的布局——已经有好多了,未来不断扩展,为可持续发展/清洁能源事业不断助力(意思都是好的,但是好像这些故事我们都已经听烂了啊?有没有点更新鲜的呢?) 所以要实现更宏伟的可再生能源的愿景咋办呢?得把(电池)产能扩大啊,要让电池储能电动汽车啥的更便宜啊Affordable(注意,便宜负担的起Affordable这个次将贯穿本次发布会)。然后一龙哥就开始测算了——19年特斯拉(总共装机电池?)使用量是0.006TWh-> 6GWh,而他测算的情景(我不知道是全球还是全美)如果全部改成可再生能源需要10TWh,意味着电池用量需要翻1600倍。(评论:这个饼画的是够大,反正政府工作报告/能源局之类的是不敢轻易的展望100%可再生能源的情景的——当然特斯拉是企业,大胆点也没关系)然后咋办呢?我们需要电池产能啊,目前的GIGAFACTORY似乎对于满足这个要求来说有点弱鸡啊。需要一大堆人和钱的投入。然后还说了另一个问题:电芯得更便宜Affordable,否则大规模使用还是成问题(这倒是句实在话,就看谁能把这个做出来)最后就跳到了算是本部分的最后一张/电池日部分的第一张,即特斯拉能从以下五个技术来降本:电芯设计;电芯工厂;负极材料;正极材料;电芯-车辆整合。所以在这里可以总结一下上半场预热/股东大会环节。整个过程花了一个小时,然后介绍的东西:自动驾驶没细节,可再生能源的愿景基本属于业内人早就知道了,然后需要很多电芯-电芯需要更大规模的生产以及成本更低——最后引出了电池日的主题:上图所示五个技术。但是看来看去,上半场基本什么新东西都没有,一切对于业内人士来说都没有什么新意。当然了,本身上半场就是预热,那还是重点关注下半场:电池日/五个技术专场来看特斯拉有什么干货吧。 下半场电池日/五个技术专场——吊了半年的胃口,就这?其实业内人士都知道,特斯拉自己的电池尤其是电芯/化学层面的know-how基本上是依赖于供应商/合作伙伴的,特斯拉自己掌握的技术竞争力主要集中在模组/电池包设计集成,BMS控制,软件/自动驾驶等方面。而自今年来,特斯拉开始格外高调的拼命宣称自己在电池技术上的竞争力,又是无钴又是百万公里又是干电极又是硅纳米线,俨然一幅要和自己电池供应商抢市场的节奏。虽然业内很多人士之前都比较对此不以为然,但是也架不住特斯拉有品牌会宣传,导致广大老百姓们都觉得特斯拉电池技术独步天下,你怎么劝他告诉他他需要从宁德松下LG买电池都没用。当然啦,过去的也不重要,我们就来看看这五个技术都有啥干货吧。1. 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2.电芯工厂:干法电极说的云里雾里,至于电芯生产:你真的要进军供应商最擅长的领域?干电极是之前特斯拉就一直在吹风的内容,然后下面这张PPT就是特斯拉的介绍。刘博直接说问题在哪:这页说的很混乱,一会说是湿法工艺wet process,一会左边说是Coat & Dry干法涂布,一会在右边又说回收溶剂Solvent recovery。所以到底你打算做干法新工艺还是湿法新工艺你能不能说个清楚话?如果是干法工艺你要自己做的话,哪年开始,用于什么体系的化学体系,能不能给个稍微明确点的预期?什么?补锂,硅负极,与干法工艺的结合?不好意思,一个字都没提。这些之前期望很高的内容一个字都没提。至于特斯拉说的高速高整合的连续自动化生产线——我觉得稍微对这个领域有点常识的人就知道,电芯生产设备和工业化目前基本最优质的资源都在东亚中日韩,特斯拉是咋舔着个脸自称自己的生产电芯能力牛的?要是拿不出点更硬的证据来我们凭啥相信你的制造能力呢?有的人可能觉得我对于特斯拉自建电芯厂这事黑的有点过分,这样我建议您:一去看几个中国的大电芯企业的工厂,二再看看奥巴马拍的《美国工厂》,功课做完了咱们再做更详细的讨论——不要把东亚人民勤奋积累形成的工业化领域的竞争力当做一种廉价不存在可以随便抽走的东西。懂王天天喊着制造业回流,回流了多少啊实际上你看看?3. 负极材料:这块PPT找个研究生5分钟抠俩图就能做好好,之前特斯拉放了一大 波烟雾弹,又是Amprius合作又是纳米线又是400Wh/kg的,然后咱看看他介绍了个啥。首先就是一些硅材料的原理(感谢给吃瓜群众再次科普),什么纳米材料更容易克服体积膨胀开裂效应BLABLA。然后就说什么硅不贵。最后特斯拉的概念是这一张:可以看出大概就是硅纳米球化,然后表面包覆高分子,保证形成弹性柔韧性网络保证力学性能。然后就完了。我要问问题啦:你这是准备用纯硅么?是硅/碳混合么?是供应商供么?你的这个纳米化加包覆怎么和所有搞硅材料的企业干的技术路线一模一样?你的新意在哪里?你这个材料打算用在何时量产的电芯和车里?就这么说吧,硅负极这部分的介绍,如果刘博这么介绍给自己的领导,明天就应该卷铺盖走人——你这都讲了些啥破玩意没头没尾没逻辑的?;如果刘博是投资人看到这么个项目,立即就毙了——全都云里雾里没点实在内容,我有钱往里砸我何苦呢,我王多鱼投资眼光好优秀的选择很多好吗(旺柴)。 4. 正极材料:无钴材料就一张概念图,量产目标不明,居然要自己搞材料生产这部分和预期差别倒是不大:上了一张核-壳结构的无钴三元层状材料概念图,然后说这是方向,然后就没了——如负极一样:没有量产时间,没有应用的明确计划。工业化上不说时间线一切都是耍流氓,而这发布会告诉我们:该技术理论上也有可能2100年在使用,不要太着急(我瞎猜的)然后是这张:不同材料体系用在不同车上:可以看出铁锂用于MODEL 3和一个新车(没准就是呼声很高的便宜的MODEL 2)以及储能;似乎无钴(N+M)用于储能+其它车/长续航;高镍(似乎一定有钴了)用于皮卡和卡车。说实话,这个定位还是很有意思的,不同化学体系性能不同,定位方向也不同。但是还是那句话,你打算何时,怎么用,谁给你产,不说清楚这些都是属于瞎画大饼,谁知道你说的何时应验。最后本部分说了一个有意思的点:特斯拉要进入TIER2领域——自己产正极材料。说实话这个还是比较有意思的,但是特斯拉打算怎么干这个事,还是那几个问题:何时何地多大量,如果你不能给出点明确的信息,那又怎么说服市场,给投资人以信心呢?而且相比于那么多专精于做材料的化学老司机企业们,你特斯拉一搞电气的怎样迅速能把东西做的比人家更好呢?不知道,等着瞧吧。 5.电芯-车辆整合这块其实大部分内容之前也都已经大家知道了:· MODEL Y的一体化成形,会节省零件数降低成本,但是凡是工艺都有缺点,这个在汽车群里都讨论的很充分了,反正是不错,但是没必要特别神圣化。· 下图是电池包的结构优化:很遗憾,我只能看出特斯拉省去了一些红色的结构件,然后蓝色电芯尺寸大了些,似乎说是要把电池尽量往底盘中间放——更安全。不好意思,这种安全区设计理念基本是汽车工业中对于电池-底盘设计的共识,刘博真没看出来这有什么可吹的。 · 最后就是新版MODEL S,之前大家都在说距离老版MODELS 已经好久了,新版应该会有惊喜,然后一龙哥报了一个800+公里续航和一个加速什么的,然后结束了。结束了。结束。了。讲真:如果我是一龙哥,我这有新的拳头产品开发了好几年了,怎么我也能找出点亮点给他说出花来。比如MODEL 3 时我就可以说我线束短,我大模组啊什么的,只要是有个技术牛逼处/甚至只是不同之处,我有机会为什么不吹啊,此时不宣传更待何时?可是一龙哥这次对新MODEL S 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来源:弗雷刘

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