高壓快充行業(yè)市場分析

高壓快充行業(yè)市場分析政策落地，車企發(fā)力，快充電池加速滲透按充電技術(shù)，充電樁可分為直流樁和交流樁新能源汽車動力電池主要通過充電和換電兩種方式實現(xiàn)補能。按照不同充電技術(shù)分類，充電樁可分為直流樁和交流樁。交流充電樁，俗稱“慢充”，一般是小電流、樁體較小、安裝靈活，充電速度較慢，由于技術(shù)成熟，成本較低，一般集中在居民小區(qū)。直流充電樁，俗稱“快充”，一般是大電流，樁體較大，可以提供足夠功率，短時間內(nèi)充電量更大，實現(xiàn)快充要求，因此多集中在對充電效率要求較高的場所，比如高速公路服務(wù)區(qū)、集中型充電站等地?？斐淇梢苑譃楦唠妷嚎斐浜痛箅娏骺斐涑潆姇r間由電壓和電流共同決定。對于充電樁而言，充電時間=電池容量/充電功率，由于增大電池容量提高電動車的續(xù)航能力，這是發(fā)展的必然趨勢，因而想要縮短充電時間，大功率充電是最佳解決方案之一。又因功率=電壓×電流，想要縮短充電時間，可以通過增大電流和提高電壓的方法來增大充電功率?？斐淇梢苑譃楦唠妷嚎斐浜痛箅娏骺斐?，高壓快充更受樁企和車企的偏愛。大電流快充對散熱性的要求較高，高電壓快充則可以提升安全性和能量轉(zhuǎn)換效率，因而高壓快充獲得了大部分樁企和車企的青睞。國家和地方政策接連落地，快充網(wǎng)絡(luò)建設(shè)按下快進鍵隨著遠距離出行需求增多，2014年以高速公路服務(wù)區(qū)配套建設(shè)快充網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的政策開始提出，2020年政策提出居民充電服務(wù)慢充為主、應(yīng)急快充為輔、公共充電網(wǎng)絡(luò)快充為主、慢充為輔的建設(shè)思路。2022年政策提出在我國現(xiàn)行直流充電接口技術(shù)方案基礎(chǔ)上，進一步提高充電電流電壓，全面支持快充基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。2023年最新政策提出要通過加強科技創(chuàng)新引領(lǐng)，從而提升車網(wǎng)雙向互動能力，鼓勵新技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，加快推進快速充換電、大功率充電、智能有序充電、無線充電、光儲充協(xié)同控制等技術(shù)研究。新能源汽車需求呈爆發(fā)式增長，以純電動車為主新能源汽車需求的爆發(fā)式增長：在各國政策的大力支持下，下游車企加大新能源業(yè)務(wù)發(fā)展力度，推動優(yōu)質(zhì)新能源車型投放、續(xù)航里程提升、智能駕駛體驗優(yōu)化和配套設(shè)施進一步完善，消費需求顯著提升。2022年新能源汽車銷量為688.7萬輛，23年上半年新能源汽車保有量達1620萬輛，同比增長近53%。電動汽車以純電為主：2023年上半年，新能源汽車銷量為374.7萬輛，同比增長44.1%，其中純電新能源汽車實現(xiàn)271.9萬輛的銷量，占比72.56%；插電式混合動力售出102.5萬輛，占比27.36%。高電壓架構(gòu)將成為下一代電動汽車主流平臺為匹配用戶快速充電需求，車企正加快發(fā)展大功率高壓快充，充電時間向10分鐘以內(nèi)邁進。2021年以來，國內(nèi)外車企掀起了一輪800V電壓平臺車型發(fā)布潮，廣汽埃安、比亞迪e3.0、小鵬G9的800V高壓車型充電僅需5min，此外北汽極狐、東風(fēng)嵐圖、長安C385、吉利極氪001等高電壓平臺車型均已經(jīng)實現(xiàn)上市銷售。車企發(fā)力，政策接連落地，快充類電池加速滲透高電壓平臺車型加速滲透。根據(jù)國內(nèi)主要車企發(fā)布的800V及以上高壓快充車型規(guī)劃，2022年逐步量產(chǎn)，預(yù)計2023年滿足3C以上高端高電壓平臺車型將密集上市，2025年主流車型將均會支持高壓快充，到2026年，800V及以上高電壓平臺車型銷量預(yù)計可達580萬輛，占國內(nèi)電動汽車比例達50%。2025年快充類動力電池需求量約為350GWh，占國內(nèi)動力電池裝機量的59%，快充類動力電池加速滲透。高壓快充推動電池&材料升級高倍率成為動力電池爭奪新高地高倍率動力電池對技術(shù)提出更高標(biāo)準(zhǔn)。由于車規(guī)級動力電池的特殊性，電池的體積較大，散熱條件較差，對于如何保證電池的安全性提成更高的要求。另外動力電池對于循環(huán)壽命的要求要遠遠高于消費電池，這也加大了高倍率型動力電池實現(xiàn)的難度。快充動力電池將是繼高鎳之后又一次重大技術(shù)升級超級快充模式下，從電池材料到電芯體系設(shè)計以及充電模式等都會影響到電池的性能保持，材料原子層級到車用系統(tǒng)層級都可能成為影響鋰離子電池快速充電的因素。影響因素大小排序：材料原子尺度＞材料微觀結(jié)構(gòu)＞電芯體系設(shè)計＞PACK(散熱、一致性等）＞系統(tǒng)（充電模式，熱管理、使用習(xí)慣等）。電池充電原理：充電時Li+從正極經(jīng)過電解液傳輸?shù)截摌O，其中主要的傳輸路徑有：1）經(jīng)過固態(tài)電極；2）經(jīng)過正負極的電極/電解質(zhì)界面；3）經(jīng)過電解液，包括Li+的溶劑化和去溶劑化；4）Li+在電解液中穿過隔膜，運動到負極。正極：科學(xué)研究表明正極的衰減和CEI膜的增長對鋰離子電池的快充速度沒有影響（一個蘿卜一個坑），而正極的顆粒大小和電子導(dǎo)電速率可以提升離子擴散和電子導(dǎo)電的速率，正極可以通過減小正極顆粒和增加導(dǎo)電性提升快充性能；負極：負極材料內(nèi)部的固相擴散系數(shù)相對較小（逐層嵌入），限制了電池的大電流充放電能力，負極成為電極反應(yīng)的控制步驟，提升負極材料本身的快充特性尤為重要；碳包覆、硅碳負極、二次造粒是負極改性的三種主要方式碳包覆、硅碳負極、二次造粒是負極改性的三種主要方式。負極是快充的核心環(huán)節(jié)，目前電池多采用石墨負極，直接用于快充會存在擴散系數(shù)較低、析鋰效應(yīng)等問題。因此需對負極改性，主要方式包括碳包覆、二次包覆、使用硅碳、二次造粒。其中碳包覆的多孔通道可以為Li+提供更多傳輸路徑，從而提升倍率性；硅碳可以提升負極析鋰電位，降低鋰析出效應(yīng)，提升安全性。碳包覆：碳包覆材料成本占負極成本3%，占整個電池包成本小于0.3%。因此碳包覆材料特點是“低成本敏感+高性能相關(guān)”，即增加很低的成本就可以對性能提升很大；用量上，1C碳包覆比例約1%，1.5~2C碳包覆需求達5%，4C充電碳包覆需求可以超過10%，快充電池碳包覆用量提升超過一倍。硅碳負極：硅的電壓平臺比石墨高，充電時析鋰的可能性不高，高壓快充時在安全性能上，硅碳負極與石墨相比優(yōu)勢較大。但硅的導(dǎo)電性較差，同時體積膨脹系數(shù)較大，同樣材料需要改性：（1）表面碳包覆，有機改性；（2）使用多孔硅碳合金負極，獲得含有大量羥基的復(fù)合材料，通過羥基與碳酸酯的相容性促進鋰離子的去溶劑化，實現(xiàn)高壓快充。硅的納米化處理：硅納米化，可以利用所有的硅，并預(yù)留膨脹空間，利于鋰和硅化合物的形成，有效改善循環(huán)性能。此外，還可以對納米硅進行補鋰處理，解決硅碳負極電池首次充電效率低、以及電池循環(huán)壽命短的問題。但是，成本較高，工藝制程復(fù)雜，制備難度較大。二次造粒工藝：二次造粒有利于提高負極材料性能。二次造粒工藝是將骨料粉碎獲得小顆?；暮?，使用瀝青作為黏結(jié)劑，根據(jù)目標(biāo)粒徑的大小，在反應(yīng)釜內(nèi)進行二次造粒，經(jīng)過后續(xù)石墨化等工藝，獲得成品二次造粒負極材料。二次造粒目的：石墨二次造粒是一種對粗石墨進行進一步精細劃分、增加表面積的工藝，其中一次造粒減小負極顆粒體積，二次造粒重新結(jié)成大顆粒。通過二次造粒，可以讓原有的石墨顆粒更加均勻分布，增加其表面積和活性，增加了Li+的傳輸路徑，進而提升倍率性。高壓平臺架構(gòu)下電池企業(yè)快充賽跑寧德時代：利用負極電位安全閾值與負極電位估計值的大小關(guān)系，實時調(diào)整充電電流，使電池在無析鋰副反應(yīng)的安全范圍內(nèi)發(fā)揮最大的充電能力，實現(xiàn)了電池的安全快速充電。孚能科技：公司800VTC超充超壓平臺技術(shù)超快充電池有4大優(yōu)勢。1.續(xù)航里程提高5%。在功率不變的情況下，降低電流，能有效降低系統(tǒng)熱損耗，從而提升續(xù)航里程，使用孚能科技800VTC超充超壓平臺，在相同電池容量下，所釋放的電能約高出當(dāng)前1C倍率電池的5%，使得續(xù)航里程有約5%的增幅。2.輕松實現(xiàn)3秒破百的整車加速性能。孚能科技800VTC超充超壓平臺配合高放電性能電池，能輕松實現(xiàn)整車0~100km/h破3.0s的極致動力性能。3.安全性大幅提高。動力系統(tǒng)的安全通常跟電池系統(tǒng)的產(chǎn)熱密不可分，產(chǎn)熱和散熱能夠達到平衡，則安全性相對可控。4.兼容國內(nèi)400V-800V系統(tǒng)。孚能科技800VTC超充超壓平臺通過BDU內(nèi)部的智能開關(guān)矩陣自動識別樁的電壓平臺，實現(xiàn)800V和400V的自動切換，兼容國內(nèi)800V/400V充電樁，極大程度上方便了用戶的選擇。巨灣技研：最新的巨灣鳳凰電池集成了材料、電化學(xué)、結(jié)構(gòu)和控制等領(lǐng)域最新的科技創(chuàng)新成果，通過提升鋰離子的遷移速率、嵌入/脫嵌速率和電極電導(dǎo)率，使電動汽車具備在全天候、高低溫條件下均正常運行，并在300-1000伏不同電壓平臺上均可實現(xiàn)最高8C極速充電，0-80%充電僅需6分鐘，同時在安全性、使用壽命、比能量、續(xù)航和成本等方面也具有優(yōu)勢。重點公司分析寧德時代：動力電池全球龍頭寧德是全球領(lǐng)先的動力電池和儲能電池企業(yè)，市占率全球第一。根據(jù)SNEResearch統(tǒng)計，2022年寧德全球動力電池使用量市占率為37.0%，較去年同期提升4.0pct，連續(xù)六年排名全球第一；2022年寧德全球儲能電池出貨量市占率為43.4%，較去年同期提升5.1pct，連續(xù)兩年排名全球第一。動力電池產(chǎn)品優(yōu)勢：能夠滿足快充、長壽命、長續(xù)航里程、環(huán)境適應(yīng)能力強等多種功能需求，產(chǎn)品具有高能量密度、多循環(huán)次數(shù)、安全可靠等特點；已形成包括高能量密度的三元高鎳電池、三元高壓中鎳電池以及高性價比的磷酸鐵鋰電池等在內(nèi)的產(chǎn)品系列，覆蓋BEV、PHEV、HEV等不同細分市場。全球首款磷酸鐵鋰4C超充電池：2023年08月16日，寧德時代正式發(fā)布全球首款磷酸鐵鋰4C超充電池——神行超充電池，可實現(xiàn)充電10分鐘，續(xù)航400km。磷酸鐵鋰4C超充電池技術(shù)創(chuàng)新：寧德通過正極提速、石墨原料創(chuàng)新、獨創(chuàng)超高導(dǎo)電解液配方、多梯度分層極片設(shè)計等核心技術(shù)，實現(xiàn)4C超充。（1）正極提速：神行4C超充電池使用了超電子網(wǎng)正極技術(shù)，采用充分納米化的正極材料，搭建了四通八達的超電子網(wǎng)，降低鋰離子脫出阻力，使材料對充電信號快速響應(yīng)。（2）石墨原料創(chuàng)新：神行4C超充電池采用了寧德最新研發(fā)的第二代快離子環(huán)技術(shù)，對石墨表面進行改性，提供豐富的鋰離子交換所需要的活性位點，增加鋰離子嵌入通道并縮短嵌入距離，為電流傳導(dǎo)搭建“高速公路”。（3）電解液：寧德時代研發(fā)了全新的超高導(dǎo)電解液配方，有效降低電解液粘度，增加鋰離子脫溶劑化能力，為鋰離子松綁，顯著提升電導(dǎo)率。杉杉股份：快充負極材料龍頭杉杉股份鋰電池負極材料產(chǎn)品突破快充極限，石墨負極持續(xù)引領(lǐng)。公司負極材料主要產(chǎn)品包括人造石墨、天然石墨、中間相碳微球、復(fù)合石墨及硅基負極材料，其中2022年人造石墨出貨量蟬聯(lián)全球第一。QE系列作為新一代動力用負極，實現(xiàn)容量與快充雙向涅槃，355克容量+4C充電能力，化解里程焦慮。SK系列一直被譽為快充天花板，天花板不斷被自我打破，從3C到5C再到6C，杉杉科技不斷突破快充極限。杉杉負極快充優(yōu)勢：（1）石墨負極：獨家液相包覆法、生焦二次造粒技術(shù)，提供豐富的鋰離子交換所需要的活性位點，使鋰離子可以360°嵌入石墨通道，進而提升倍率性能。（2）硅基負極：前沿的氣相包覆技術(shù)大幅提升硅氧產(chǎn)品的動力學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性，獨有的CVD氣相沉積技術(shù)實現(xiàn)碳與硅的完美結(jié)合。中科電氣：專注石墨負極，研發(fā)實力強勁中科電氣深耕于以電磁冶金為核心的磁力裝備產(chǎn)業(yè)外，開放發(fā)展，戰(zhàn)略布局新能源鋰離子電池負極材料產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，現(xiàn)已成長為“磁力裝備+鋰電負極”雙主營的多元化、國際化集團企業(yè)。2022年公司營業(yè)總收入52.57億元，同比增長139.61%，其中負極材料營收48.27億，占總營收的91.82%。公司鋰電負極業(yè)務(wù)主要產(chǎn)品為鋰離子電池負極材料，主要應(yīng)用于動力類、消費類、儲能類鋰離子電池等領(lǐng)域。鋰離子電池負極材料作為鋰離子電池四大組成材料之一，在提高電池的容量、循環(huán)性能等方面起到了重要作用，是電池產(chǎn)業(yè)鏈的重要組成部分。負極技術(shù)優(yōu)勢：公司鋰電負極業(yè)務(wù)積累了豐富經(jīng)驗，研發(fā)實力較強。（1）中科石墨粉體加工技術(shù)、熱處理工藝和石墨復(fù)合技術(shù)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先；（2）新型負極材料從材料、工藝到性能評估不斷提升與完善；（3）中科自行設(shè)計建造的新型艾奇遜石墨化爐，相較于傳統(tǒng)石墨化加工產(chǎn)線具備電耗成本低、爐芯耗材費用少、自動化程度高等優(yōu)勢；（4）公司具備負極材料全設(shè)備、全產(chǎn)線設(shè)計、施工、運行的一體化建設(shè)和運營能力。信德新材：負極包覆龍頭信德新材主要從事負極包覆材料產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售，并積極向下游瀝青基碳纖維生產(chǎn)領(lǐng)域拓展，是行業(yè)領(lǐng)先的碳基新型材料供應(yīng)商。2022年公司營業(yè)總收入9.04億元，同比增長83.74%；歸母凈利潤1.49億元，同比增長7.97%。公司主要產(chǎn)品是負極包覆材料，2022年該營收占比超50%，副產(chǎn)品是橡膠增塑劑和裂解萘餾分。公司所生產(chǎn)的負極包覆材料絕大部分作為鋰電池負極包覆材料銷售給鋰電池負極材料廠商，極少部分銷售給瀝青基碳纖維生產(chǎn)廠商。動力電池受益于快充主要集中在負極部分，其中包覆材料是核心組成部分。負極加入包覆材料，可以使產(chǎn)品粒度分布均一，提高石墨化度、克容量，提升循環(huán)性能；同時倍率性能表現(xiàn)突出，低溫性能優(yōu)異，拓寬應(yīng)用范圍。在負極包覆材料方面，公司目前產(chǎn)能可實現(xiàn)5.5萬噸/年，1.5萬噸/年產(chǎn)能在建。公司注重負極包覆材料的研發(fā)，擁有研發(fā)人員72人，在員工總數(shù)中占比為13.56%，截至22年，共擁有96項專利。新宙邦：電解液觸底彈升，添加劑助力動力電池新宙邦：新宙邦成立于2002年，致力于用電子化學(xué)品和功能材料創(chuàng)造美好未來，主要產(chǎn)品有電池化學(xué)品、有機氟化學(xué)品、電容化學(xué)品、半導(dǎo)體化學(xué)品等，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于新能源汽車、消費電子、城市軌道交通、生物醫(yī)藥、5G通訊、光伏儲能、工業(yè)制造等領(lǐng)域。新宙邦電池化學(xué)品主要產(chǎn)品：鋰離子電池化學(xué)品（包括鋰離子電池電解液、添加劑、新型鋰鹽、碳酸酯溶劑）、超級電容器化學(xué)品、一次鋰電池化學(xué)品；前沿布局的產(chǎn)品：鈉離子電池化學(xué)品、固態(tài)電池化學(xué)材料。創(chuàng)新機制