国庆假期开电车返乡,怕大堵车,更怕抢充电桩。相信很多新能源车主,今年十一假期出门上高速难免都遇到了服务区充电站排长龙,纯电、插混、增程车全都扎堆在一起,部分站点光是排队甚至长达4小时,为了节省宝贵的时间,很多人甚至会顶着低电量冒险到下一个服务区补能,此刻,续航焦虑和补能焦虑被体现的淋漓尽致。
到了明年,这个问题可能会得到改善,纯电车快充更快,增程插混用油更省、充电速度也上来了,虽然不能保证节假日充电站完全不排队,但最起码,电池的补能效率大幅提升后,以后快充就没那么费劲了。
6C电池快充比特斯拉快6倍,增程车加油比充电划算?
解决充电慢,其实可以从两个方面入手,一个是从技术上改良动力电池结构,提高充放电倍率,另一个则是给充电桩加压,兼容高倍率电池充电需求,从本质上同步提升充电速度,后者主要是说第三方商业充电桩,现阶段市面上直流快充桩的倍率普遍在2C,像蔚来、理想、小鹏、埃安等品牌自营的超充桩,已经达到了4C,所以本段我们分析的重点,是落在电池技术层面。
2022年3C电池量产上车,2023年4C、5C电池问世,现在6C电池已经落地,根据规划,宁德时代和上汽通用合作开发的6C电池最快会在明年装车下线,比亚迪目前还在研发当中,而包括亿纬锂能、欣旺达、蜂巢能源等电池制造厂商已在今年发布了6C电池,所以可以推测,2025年电池将全面进入6C时代,不出意外,比亚迪也会在明年风口发布相关产品。
不到4年,快充(SOC 30%-80%)已经从过去的半小时缩短到10分钟以内,这比特斯拉V3超充还快了6倍,甚至5分钟左右就能迅速补进200公里续航,这个表现已经相当接近燃油车的补能耗时了。之前我们曾分析过,麒麟电池为了做到5C,最核心的办法,是减小石墨颗粒的尺寸,缩短锂离子从正极嵌入负极的速度,改良电解液配方增加电导率,将SEI膜的厚度从20nm减到8nm,压缩石墨负极的界面路径,最后再增加锂离子通过隔膜的孔隙率,总之,目的只有一个,就是提升锂离子从正极到负极的迁移速率,重设电池内部物理结构,这个做法简单粗暴,但却非常有效,在实验室测试环境下,这块电池的上限已经做到了7C,但考虑到内部温度等因素,日常使用限制在5C,最终峰值电流超过700A,功率达到520kW,换到充电速度上看,是12分钟充500公里。
至于宁德时代的6C电池,其实就是二代麒麟电池。是不是很眼熟?对,就是准备在这个月挑战纽博格林赛道圈速的小米SU7 Ultra,它搭载的正是这块电池,不过,从属性来看这是赛道专用的高功率特调版本,不是商业民用车的最终量产状态,这也算是二代麒麟电池的“首秀”了。既然能上赛道挑战圈速,电池的性能极限固然不低,所以从这我们似乎也能找到些许关于未来二代麒麟电池的技术雏形。
前面提到,一代麒麟电池的理论极限,就已经到了7C,堆砌电芯能提升电池包电压,但缺点也很直接,即电池包规格不会太小,自重问题又随之而来,所以现阶段只能出现在极氪009、理想MEGA这类偏大体型的MPV身上,要想搭载在尺寸更小的车型,就不能再一昧加大电芯容量,所以仍要保持电池高压能力,就得从电芯入手解决,比如在工艺上将电极极片制成超薄,改善单体电芯倍率性能,再比如优化正极材料,按比例将三元锂和磷酸铁锂混合,目的是得到既有高能量密度,又有高功率性能。总之,6C电池的到来,会意味着两件事,一是高压高容量电池不再是大家伙,二是充电速度更快,200公里不到5分钟。
除了纯电车的动力电池在技术上有了进阶的成绩外,增程、插混车在技术上的发展也相当迅速。拿比亚迪说,搭载第五代DM技术的车型,SUV或轿车基本都能做到一箱油综合续航上千公里,油耗却低到4升甚至更低,其中的关键就是,比亚迪的这台插混专用发动机,用上了高滚流气道设计,能促进油气混合燃烧的效率,压缩比做到了16:1,还有智能分体冷却技术和智能可变润滑系统,热效率最终达到了46.06%,比起第四代DM技术,这次还主动下调了发动机功率,让转速尽可能在最省油的区间工作,再加上P1电机的解耦,它能像P3电机一样实现驱动,这样一来,这套技术能用油的场景就变成了两个,一个是中低速给P1发电,另一个是高速与P1/P3电机协同直驱,简单说,这套技术的插混,用油甚至要比用电还省。
至于增程技术,则要在今年彻底扔掉“落后技术”的帽子了。在纯电车电池倍率飙升至6C的同时,增程车的电池也从1C跨越到了4C。和前文提到的纯电车提高充电速度的办法一样,增程车也是需要增加电池容量解决,比如52kWh的问界M9,快充(SOC 30%-80%)需要30分钟,52.4kWh的阿维塔07则缩短到了10分钟,原因依旧在电池身上,深究其背后的技术逻辑,其实和一代麒麟电池都一样,都是提升电芯正极活性、优化电解液、改良锂离子通过隔膜速率等,重点是,这块神行4C增混电池的纯电续航做到了325公里(CLTC工况),几乎和前几年搭载3C电池的纯电车一个续航水平了。总之,增程车搭载高倍率电池,充电速度不仅更快了,也有了近乎纯电车的纯电续航,综合续航也就和插混车一样轻松破千。
抢桩问题难解决,矛盾在充电桩功率低、老款电车太多?
前面从技术的角度讲了这么多,结论其实已经非常清楚了,那就是从明年起,纯电、增程和插混车,上千公里的综合续航会成为常态,而充电速度,则会从过去的一个小时,卷到只有5分钟,哪怕是带着油箱的增程和插混,特定SOC下的快充效率,也会和现阶段的纯电车看齐,而且,油耗只会越来越低,都能支撑车辆在距离目的地更近的充电站补能。
如此一来,潜台词就变成了,明年买新能源的人,会享受到更加强悍的超长待机能力,节假日扎堆抢充电桩的常态化问题,似乎也就解决一大半了,不会再是出门上高速刚刚跑出了200多公里,就得含泪掐着右腿控制不断减少的续航里程,在服务区充电站解救续航焦虑。
然而,新能源汽车产业不光只有汽车产品和汽车用户,良性发展还需要配套产业链同步实现跟进,比如充电桩。前面已经提到了,要想更好的适配4C、5C乃至未来的6C电池车型,就需要充电桩也做到倍率升级,但是现阶段的情况是,除了极少数品牌具备自营的高倍率超充桩(最大功率能480kW、520kW)之外,第三方商业充电桩还只是1C和2C,所对应的最大充电功率只有180kW,而网点布局最广的,功率甚至只有40kW。
尽管现阶段第三方商业充电桩的最大电压能做到750V,理论上基本能满足800V、400V车型所需要的电压,但问题就出在电流上,一般来说,考虑到采购成本低、便于铺设、不挑地段等客观因素,目前市面上的商业充电桩,电流普遍设计不超过250A,而且为了扩大运营效率,通常又会采取单桩双枪设计,因此当两台车同时充电,那么充进单车的电流,肯定是要比250A低的,高峰时甚至比一半更低。
这代表什么呢?代表车端的电池已经突破了技术上限,解决了充电速度问题,但桩端没有合适的配套,即便是开着搭载6C电池的电车去充电,但速度和效果远远没有理论上那样快,所以从车企到电池制造商,一股脑单纯的卷电池“含C量”,在高倍率充电桩没普及前,似乎就没有太大意义了。既然如此,为何不尽快将现有充电桩向4C以上进行普及呢?而这就又涉及到电网容量问题了,而且,建设高倍率充电桩还会导致成本抬升,一系列的问题都成了现在制约桩端向高倍率发展的大山。
这样一来,估计未来会出现另一个现象了,同品牌的车型会接着在车企自营充电桩扎堆补能,2022年之前的新能源车,接着在现有第三方充电桩排长龙。要知道,仅是2022这一年,全国的新能源汽车保有量就超过了1300万辆,其中纯电动车达到了1045万辆,全年注册新车数量超过了535万辆,而这一年之前的电动车多数搭载的正是3C电池,在如此规模的电动车数量面前,想让现有充电桩同时满足不同倍率的车型,显然是不现实的,所以,在没有规模性铺设和普及高倍率充电桩之前,排队充电就得不到根本性解决。