快充作為緩解新能源汽車里程焦慮的重要路徑,是電池廠商、整車廠商提升產(chǎn)品力的重要抓手之一。
8月16日,寧德時代(300750.SZ)發(fā)布全球首款磷酸鐵鋰4C超充電池——“神行”超充電池,據(jù)稱可實現(xiàn)“充電10分鐘,行使400km”。此前,蜂巢能源、欣旺達(300207.SZ)、孚能科技(688567.SH)等也已陸續(xù)推出各自的快充解決方案。
(資料圖片)
快充技術的持續(xù)迭代及快充方案加速上車,對電池材料提出了更高要求,也有望為電池材料廠商帶來發(fā)展新機遇。日前有高壓快充行業(yè)專家表示,將電池電芯做到4C有很多因素,材料端在很大程度上決定了電芯的上限。
1.電池廠商大力布局快充技術
快充才是真實的乘用車需求,欣旺達相關人員此前接受第一財經(jīng)采訪時表示,這一點和手機電池是一樣的,未來普及速度會很快。
2021-2022年,市場上僅有廣汽AIONVplus、比亞迪海豹、阿維塔11/12等少數(shù)800V車型;2023年,快充車型加速量產(chǎn),奧迪A6etron、奔馳全新EQA、理想MEGA、極氪009等十余款車型都將搭載800V高壓快充。多家機構認為,2023年有望成為高壓快充車型放量元年。
快充一般通過增大充電功率來實現(xiàn),充電功率由電流和電壓共同決定【功率(kW)=電壓(V)*電流(A)】,高電壓是實現(xiàn)快充的主要途徑。在電動汽車高壓快充平臺架構中,動力電池廠商寧德時代、中創(chuàng)新航(03931.HK)、億緯鋰能等無不大力布局相關解決方案。
寧德時代稱,“神行”超充電池在實現(xiàn)4C超充的同時,兼具長續(xù)航、全溫域閃電快充和高安全等性能。
中創(chuàng)新航在方形電池領域基于800V高壓平臺研制了全新鐵鋰電池與中鎳高壓三元電池,支持4C快充、可實現(xiàn)20分鐘充電10-80%,2022年已搭載于小鵬G9車型。公司另有“頂流”大圓柱電池,據(jù)悉可支持6C快充。
億緯鋰能此前在上海車展發(fā)布會上表示,公司46系列大圓柱電池采用3C-4C快充電芯與大面液冷均溫技術,支持超快充。同時,結合自研全極耳結構及鎳+硅碳材料體系,未來可實現(xiàn)350Wh/kg高能量密度且滿足9分鐘從20%充至80%。
欣旺達的“閃充電池”具有超快充、特耐用等特點,支持電動汽車輕松續(xù)航1000公里,10分鐘可從20%充至80%SOC,共有方形、大圓柱兩種解決方案。
2.快充發(fā)展亟待電池材料端跟進
高壓快充領域一位業(yè)內(nèi)專家日前表示,將電池電芯做到4C有很多因素,其中材料端在很大程度上決定了電芯的上限。
加速迭代升級的新能源車快充解決方案對電池材料提出了更高要求,也有望為電池材料廠商帶來發(fā)展新機遇。
2.1 正極材料
以鐵鋰正極為例,要改善鐵鋰導電性差、鋰離子擴散速度慢等問題,可以通過使用顆粒粒徑更小的鐵鋰、改善導電劑配方等方式。
寧德時代此次發(fā)布的“神行”超充電池據(jù)稱采用了充分納米化的磷酸鐵鋰正極材料,搭建超電子網(wǎng),可降低鋰離子脫出阻力,使充電信號快速響應。
正極材料廠商中,德方納米(300769.SZ)可采用具有國際領先水平的自熱蒸發(fā)液相法生產(chǎn)納米磷酸鐵鋰。公司已與寧德時代、比亞迪、億緯鋰能等電池龍頭建立了長期合作關系。
導電劑方面,目前鋰電池常用的導電劑主要包括導電炭黑、導電石墨、碳納米管和石墨烯等。
有滬上新能源行業(yè)分析師對第一財經(jīng)表示,目前快充領域更傾向于使用導電強、用量少,且活性物質含量保持較好的碳納米管導電劑。
2020-2022年,國內(nèi)碳納米管導電漿料出貨量分別為4.8萬、7.8萬和11.7萬噸。高工鋰電數(shù)預計,2025年需求量將達到39萬噸,市場規(guī)模達到150億元。
天奈科技(688116.SH)是國內(nèi)碳納米管導電劑龍頭,公司目前共有三代產(chǎn)品實現(xiàn)批量供貨,第四代、第五代正處于中試階段。道氏技術(300409.SZ)的1-4代導電劑產(chǎn)品主要應用于磷酸鐵鋰和三元電池領域,第5代單壁管于2022第三季度實現(xiàn)量產(chǎn)。單壁管的使用方向主要是導電劑和硅碳負極。
2.2 負極
鋰離子在石墨層之間的脫嵌速度決定了電池的快充性能,因此負極是快充性能的決定性環(huán)節(jié)。
“改善負極材料性能主要通過使用包覆材料和二次造粒技術。”上述行業(yè)專家表示。
其中,包覆材料是將瀝青通過熱分解等方法涂覆在石墨顆粒的表面,形成一種具有核殼復合結構的碳材料。該技術可以打造更大石墨層間距和通道,抑制石墨層剝落。
由于快充負極所使用的包覆材料要求高、附加值也較高,上述行業(yè)分析師表示,包覆技術也是企業(yè)能力的體現(xiàn)。“包覆是否均勻、碳化做的是否足夠好,需要從設備端開始做技術積累,不是購買現(xiàn)成設備就能做到的。此外,對于原材料成本的把控以及產(chǎn)品性能的優(yōu)化,都需要有一系列的解決方案。因此,技術經(jīng)驗積累比較豐富的企業(yè)會占優(yōu)勢。”
據(jù)悉,目前負極材料廠商并不生產(chǎn)包覆材料,幾乎都采用外協(xié)的方式。“負極材料廠商采購瀝青是不劃算的。”上述專家表示,在提取瀝青的同時會產(chǎn)生很多副產(chǎn)品,但負極生產(chǎn)商不具備處理副產(chǎn)品的能力。因此未來負極企業(yè)大多還是會選擇外協(xié)(購買負極包覆材料),規(guī)模較大的負極廠可能更多采取合作方式。
華泰證券認為,快充負極需求提升、硅基負極產(chǎn)業(yè)化提速等均有望增加負極包覆材料滲透率,預計2025年全球負極包覆材料需求達33.59萬噸,2023-2025年CAGR可達50%。
信德新材(301349.SZ)是國內(nèi)包覆材料龍頭,擁有多項負極包覆材料設備專利技術。2021年,公司負極包覆材料產(chǎn)量2.4萬噸,位列行業(yè)第一。此外,據(jù)華安證券,新疆中碳、寶泰隆擁有1萬噸產(chǎn)能;大連明強、遼寧潤興、遼寧奧億達現(xiàn)有產(chǎn)能為0.5萬噸。
2.3 電解液、隔膜
除了正極、負極材料的技術創(chuàng)新,電解液、隔膜等電池材料也仍需提升性能。
由于電解液本身所帶有的粘度會導致鋰離子傳播困難,目前主流技術是在電解液中增加一些稀釋溶劑。上述行業(yè)專家表示,醋酸酯類稀釋劑可以將電解液調節(jié)到合適濃度,鋰離子導電率也會得到大幅提升。
但上述行業(yè)分析師表示,目前醋酸酯類稀釋劑僅小批量使用,主要采用的是碳酸脂類。
勝華新材(603026.SH)是國內(nèi)電解液溶劑龍頭,主營碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯等碳酸酯產(chǎn)品,全球市場份額約28%。該公司布局碳酸酯產(chǎn)業(yè)鏈一體化,是同行業(yè)中唯一擁有環(huán)氧丙烷(碳酸丙烯酯原料之一)自給供應的企業(yè)。
隔膜方面,適配快充的隔膜應注重厚度、孔隙率和透氣度。此次寧德時代的“神行”超充電池據(jù)稱改善了隔離膜高孔隙率和低迂曲度孔道,從而改善鋰離子液相傳輸速率。
恩捷股份(002812.SZ)是全球最大的濕法隔膜生產(chǎn)商。公司2022年年報顯示,高孔隙率/高強度基膜量產(chǎn)導入,針對國內(nèi)外終端客戶實現(xiàn)量產(chǎn)出貨。星源材質(300568.SZ)隔膜產(chǎn)品可以兼顧隔膜的厚度、孔徑、孔隙率、力學性能、熱收縮及水分含量,主要客戶包括寧德時代、比亞迪、韓國LG化學、三星SDI等海內(nèi)外一線廠商。
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