電池超充行業(yè)深度報告：超充產(chǎn)業(yè)化進程提速關(guān)注車樁供應(yīng)鏈升級-

正文目錄TOC\o"1-2"\h\z\u補能焦慮限制電動化進程，800V產(chǎn)業(yè)趨勢提速 5車端：包覆材料&導電劑助力高倍率，SiC精準解決電車痛點 10電池：電壓平臺、倍率性能、BMS和熱管理要求提高 負極：包覆改善快充性能，4C普及帶動用量提升 12導電劑：有效提高導電率，4C電池炭黑有量增加 15電子元器件：SiC精準解決電車痛點，經(jīng)濟性拐點漸近 16樁端：大功率充電堆方案和液冷技術(shù)有望成為超充核心方案 20大功率柔性電堆技術(shù)推廣，液冷技術(shù)有望普及 20充電模塊為核心部件，液冷和SiC為發(fā)展趨勢 22液冷槍線價值量高，滲透率有望快速提升 24投資建議 25風險提示 26圖表目錄圖1：充電便利性不足成為影響用戶選擇電動汽車的核心障礙（單位：%） 5圖2：充電時間在1h以內(nèi)的充電樁占比不足4%（單位：%） 5圖3：大電流方案升級迭代歷史 6圖4：相同功率下高電壓比大電流架構(gòu)成本下降（單位：kwh，Ah，V，C） 6圖5：車端“千伏”高壓架構(gòu)實現(xiàn)路徑 6圖6：800V高壓平臺是當前頭部企業(yè)布局的主力 7圖7：預(yù)計2026年國內(nèi)800V高壓車型銷量占比達50%（單位：萬輛，%） 7圖8：2023年存量充電樁超過85%充電樁最大電壓超過750V（單位：V，%） 9圖9：2023年150kw以上的公共直流樁占比僅5%（單位：kw，%） 9圖10：車端“千伏”高壓架構(gòu)實現(xiàn)路徑 9圖高壓平臺下，電池、電驅(qū)動、壓縮機、PTC等部件需調(diào)整 10圖12：寧德時代神行超充電池材料體系創(chuàng)新 圖13：內(nèi)外電路電子/離子相匹配 13圖14：電子累積造成極化現(xiàn)象 13圖15：快充極化現(xiàn)象的危害及解決辦法 13圖16：負極包覆材料實物圖以及包覆前后對比圖 14圖17：包覆材料在包含碳化的高端人造石墨工藝流程中所處環(huán)節(jié) 14圖18：不同導電劑導電機理 15圖19：2021年中國動力電池導電劑占比（單位：%） 15圖20：新能源車中SiC可替代部件示意圖 16圖21：DC-DC轉(zhuǎn)換器SiC樣機與Si指標對比（單位：%） 18圖22：電機控制器SiC樣機與Si指標對比（單位：%） 18圖23：車載充電器SiC樣機與Si指標對比（單位：%） 18圖24：SiIGBT和SiCMOSFET控制器效率對比（單位：%） 18圖25：電動車相比燃油車半導體需求翻倍（單位：美元） 19圖26：2017-2021年650VSiCSBD相比650VSiFRD價差逐步縮?。▎挝唬涸?A） 19圖27：充電堆技術(shù)示意圖 20圖28：綠能慧充960KW充電堆最多可實現(xiàn)1拖24 20圖29：各場景下的配電網(wǎng)網(wǎng)損率（%） 22圖30：安裝儲能系統(tǒng)前、后的充電站高壓曲線（單位：KV） 22圖31：直流樁及模塊成本拆分（單位：%） 23圖32：SiCMOSFET性能優(yōu)勢 23圖33：風冷/液冷模塊結(jié)構(gòu)對比示意圖 23圖34：液冷充電模塊 23圖35：液冷充電槍系統(tǒng)工作模擬圖 24圖36：液冷充電槍 24圖37：液冷超充/常規(guī)線纜結(jié)構(gòu)示意圖 25表1：各種補能方式對比（單位：小時，分鐘，㎡/輛） 5表2：車企高壓平臺布局（單位：V，kW，min，km，W，Ah，Wh/kg，%） 7表3：兼容400V充電的800V快充整車高壓架構(gòu)方案對比（單位：V，kW） 8表4：950V電壓平臺相對450V平臺成本增加（單位：元） 10表5：行業(yè)主流超充電池匯總（單位：km，min，A，%） 12表6：快充負極的解決方案（單位：V，mAh/g） 13表7：不同包覆量碳包覆石墨的倍率性能（單位：%，mAh/g） 14表9：整車廠SiC上車計劃 19表10：400V切換到800V系統(tǒng)時功率電子元器件耐壓升級（單位：V） 20表部分公司充電堆對比（單位：KW、V） 21表12：全液冷分體超充系統(tǒng)與傳統(tǒng)風冷一體樁價值對比（單位：%、年、dB） 21表13：部分公司布局液冷模塊情況 24表14：液冷超充槍產(chǎn)品梳理（單位：A，V） 24表15：800V核心標的盈利預(yù)測（全部為wind一致預(yù)期，截止2024年3月7最新收盤價，單位：億元，%） 26補能焦慮限制電動化進程，800V產(chǎn)業(yè)趨勢提速補能焦慮成為制約新能車滲透率提升的關(guān)鍵因素，高壓快充800V有望成為未來主流快速補能方式。隨著電動汽車行業(yè)加速發(fā)展，用戶對電動汽車的接受度不斷提高，但充電問題仍是影響用戶購買電動汽車的首要因素。用戶快速補能的需求強烈，但當前電動汽車平均充電時長普遍較長，且匹配快充需求的直流充電樁數(shù)量不足，無法滿足用戶快速補能需求，節(jié)假日等高峰出行期間，電動汽車“充電慢、充電不便”問題愈發(fā)突出，極大影響了用戶購車積極性。補能問題成為制約新能車滲透率繼續(xù)提升的關(guān)鍵因素。補能的技術(shù)路線中換電和快充理論上都可以解決10min快速補能的問題，但換電數(shù)量少、車主等待時間長、標準不統(tǒng)一等問題限制下?lián)Q電未成為快速補能的主流方式?？斐涞暮诵脑谟谔岣哒嚦潆姽β剩岣哒嚦潆姽β?，技術(shù)手段上要么加大充電流要么提高充電電壓，而充電電流加大意味著更粗更重的線束、更多的發(fā)熱量以及更多附屬設(shè)備瓶頸，而高電壓具有更高設(shè)計靈活性、快充區(qū)間范圍大等優(yōu)點，400V電壓平臺向800V轉(zhuǎn)換成為主流趨勢。當前主流新能源整車高壓電氣系統(tǒng)電壓范圍一般為230V-450V，取中間值400V，籠統(tǒng)稱之為400V系統(tǒng)；而伴隨著快充應(yīng)用，整車高壓電氣系統(tǒng)電壓范圍達到550-930V，取中間值800V，可籠統(tǒng)稱之為800V系統(tǒng)。圖1：充電便利性不足成為影響用戶選擇電動汽車的核心障礙（單位：%）

圖2：充電時間在1h以內(nèi)的充電樁占比不足4%（單位：%）60%50%40%30%20%10%0%

2.5-3小時,8%

3小時以

0.5-1小資料來源：華為-中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2023-2025），中汽中心用戶調(diào)查，

資料來源：華為-中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2023-2025），華為MI，表1：各種補能方式對比（單位：小時，分鐘，㎡/輛）補能方式 慢速充電 快速充電超級快速充電換電模式補充時間 6~10小時 30~60分鐘5-20分鐘5分鐘以內(nèi)補能地點 私人住宅 公共充電站公共充電站換電站補能方式 個人自主/充電站負責 個人自主/充電站負責個人自主/充電站負責更換電池標準化程度 高 高高暫時較低占地面積0.6~0.8㎡/10~12㎡輛（應(yīng)的停車位，車輛充電時間停留占據(jù)土地資源）

平均0.2~0.4㎡/輛車，占地面積更小，土地資源使用效率高電池維護正常電流充電，對電池壽命影響小 強電流充電大幅度降低電池壽命 專業(yè)化維護，及時更換問題電池，電池壽命更長，電池安全性更高電網(wǎng)沖突

多為低谷時充電，可有效協(xié)助電力充電突發(fā)性強，造成電網(wǎng)波動，增加電網(wǎng)負載系統(tǒng)填谷

電力資源供給合理規(guī)劃，夜間低峰統(tǒng)一充電，可均衡電網(wǎng)用電負荷；低峰充電還可降低補能成本資料來源：中汽協(xié)，艾瑞咨詢，圖3大電流方案升級迭代歷史

圖4：相同功率下高電壓比大電流架構(gòu)成本下降（單位：kwh，Ah，V，C） 資料來源：汽車設(shè)計電子， 資料來源：汽車設(shè)計電子，整車電壓平臺架構(gòu)向1000V/500A邁進。在電動汽車推廣初期，消費者對電動汽車充電速度關(guān)注不多，電動汽車補能方式以慢充為主，直流充電的電壓/電流普遍在350V/125A以下。隨著電動汽車快速上量、電池容量不斷增加，原有補能效率已不能滿足用戶需求。3部分直流充電接口要求》標準將直流充電接口電流從125A250A250A350V逐步向450V、750V1-2CSiC功率器件的逐步深入應(yīng)用，950V左右的3-5年的重要趨勢。950V/500A的高壓快480kW5min左右的快速補能，真正實現(xiàn)“快捷”1000V納入乘用車下一代大功率快充充電接口標準中，以適應(yīng)未來“千伏”高壓平臺的落地。圖5：車端“千伏”高壓架構(gòu)實現(xiàn)路徑資料來源：華為-中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2023-2025），26800V50%。IGBT750V耐壓上限和成本問題，目前主流車型充電速率＜2C2019800VTaycan，2020800V架構(gòu)，特斯拉也20224800V高壓電氣架構(gòu)的開發(fā)。目前廣汽、小鵬、北汽、800V4C及以上邁進，快充性能可以達到“10min200km左右”800V差異化競爭，長800V800V及以上高壓快充車型規(guī)劃，2022年開始逐步量產(chǎn)，20233C以上的高壓快充高端車型將密集上市，2025年20261300800V50%。圖6800V

圖72026800V50%（萬輛，%）0

<800V（萬輛） ≥800V（萬輛）≥800V銷量占比（%）2023E 2024E 2025E 2026E

60%50%40%30%20%10%0%資料來源：華為-中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2023-2025），

資料來源：華為-中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2023-2025），主流車企 高壓平臺布局表2：車企高壓平臺布局（單位：V，kW，min，km，W，Ah，Wh/kg，%）主流車企 高壓平臺布局E-GMPPE（Si）現(xiàn)代 更高效的碳化硅（SiC）電力半導體；400V/800V800V800V碳化硅平臺能夠承受過600A的充電峰值電流，臺采用高能量密度、高充電倍率電池，充電5min最高可小鵬 補充續(xù)駛200km；480kW高電壓超充樁吉利 ?吉利SEA浩瀚架構(gòu)明確表示，將引入800V高電壓平臺碳化硅器件，并配備800V電壓快充功能，可實現(xiàn)充電5min續(xù)駛增加120km廣汽正式對外發(fā)布了能夠?qū)崿F(xiàn)"5min200km"A480超充樁；廣汽埃安嵐圖

6倍充電速率，可做到"5min200km",A480880V、480kW800V800V800V10min400km長城旗下的蜂巢能源攜旗下全系列電池產(chǎn)品亮相，并推出全新的快充技術(shù)和對應(yīng)單體電池；長城旗下的蜂巢能源攜旗下全系列電池產(chǎn)品亮相，并推出全新的快充技術(shù)和對應(yīng)單體電池；2.2C158A.h250W.h/kg16min20%~80%SOC。4C10min20%~80%SOC，電池功率＞2400W165Ah，能量密度＞260Wh/kg，快充循環(huán)＞150020232季度量產(chǎn)長城資料來源：《純電動汽車高電壓快充平臺技術(shù)趨勢_嚴佳麗》，800V400V800V充電樁400V800V充電樁應(yīng)用，衍生出不同純電高壓架構(gòu)：電驅(qū)兼容方案：車載部件（直流快充、交流慢充、電驅(qū)動、動力電池、高壓部件800V400V直流充電樁；DCDC800V400V-800VDCDC升壓兼400V直流充電樁；800V；2400V400V800V400V直流充電樁；DCDC400V400-800V的DC實現(xiàn)400V部件與800V動力電池之間的電壓轉(zhuǎn)換400V直流充電樁；400V，400V400V400V800V直項目 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五表3：兼容400V充電的800V快充整車高壓架構(gòu)方案對比（單位：V，kW）項目 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五高壓架構(gòu)Driving@400VACcharging@400VDriving@400VACcharging@400VDCcharging@400Vor800VDriving@800V特征 ·ACcharging@800VDCcharging@400Vor800V·所有高壓部件都需重·所有高壓部件都需重新·動力電池設(shè)計為

·動力電池需要特殊設(shè)·所有高壓部件都需重新800V

800V

800V

計（400V和800V靈活系統(tǒng)改動

800V部件

·400V·動力電池需要特殊設(shè)計·需要新增

輸出，新增切換繼電量 ·兼容400V直流充電樁，無需新增高壓部

樁，需要新能120kW400V-

（400V800V出，新增切換繼電器）

150kW400V- 器）800VDCDC，其余車輛·800V直流充電時，新800VDCDC

·

增繼電器切斷400V部件·整車能耗高·電池并聯(lián)環(huán)流潛在問系統(tǒng)性能·整車能耗低

·整車能耗低

·整車能耗低

400V/800VDCDC安題·無安全風險

·無安全風險

·

·電池安全要求高，防電網(wǎng)和400V電網(wǎng)直通止800V電網(wǎng)和400V電網(wǎng)直流系統(tǒng)增量較高系統(tǒng)增量較高最高較高較高較低整車布置較難較難較難適中適中改造推廣難度較低： 推廣難度較低：方案推廣所有高壓部件都僅要求所有高壓部件都僅要求推廣難度較大：電池需要推廣難度較大：

推廣難度大：電池需要特殊改動和設(shè)難度 800V設(shè)計，供應(yīng)商都在800V設(shè)計，供應(yīng)商

特殊改動和設(shè)計

僅需要新增一個DCDC計研 在研資料來源：聯(lián)合電子，超充樁建設(shè)急需提速。75kwh電池包為例，1h5min60kw450kw以上，目前存量可以滿足超充很少，電壓口徑，目前滿足≥950V24%150KW5%；為適應(yīng)未來大功率高壓快充發(fā)展趨勢，主流車企及充電運360kW的大功率快充樁，廣汽埃安的A480480kW，此外國家也在積極出臺支持政策。2022110日，發(fā)展改革委等部門發(fā)布的《關(guān)于進一步提升電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)保障能力的實施意見》提出：“加快高速公路快充網(wǎng)絡(luò)有效覆蓋，力爭到2025年，重點區(qū)域的高速公路服務(wù)區(qū)快充站覆蓋率不低于80%，其他地區(qū)不低于60%”。圖8202385%750V（單位：V，%）

圖92023150kw5%（kw，%）12%12%x≤1000V,24%Umax=750V,61%

＞150KW,5%150KW,30%

30KW,8%60KW,25%120KW,32%資料來源：芝能汽車，

資料來源：華為-中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2023-2025），圖10：車端“千伏”高壓架構(gòu)實現(xiàn)路徑資料來源：華為-中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2023-2025），車端：包覆材料導電劑助力高倍率，SiC精準解決電車痛點450V950V系統(tǒng)、電池系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)都發(fā)生了顯著變化。充配電系統(tǒng)：OBC輸出保險、DCDC保險、PTC保險、空調(diào)保險和端子插頭，電壓450V950V或更高電壓；其中：DCDC750V1500V或更高電壓，傳統(tǒng)的IGBT1500VSiC器件替代；OBC1500VSiC器件替代；充配電系統(tǒng)使用接觸器會因為電壓升高而尺寸變大。750V1500VSiC高壓模組替500V1200V電池系統(tǒng)：由于電壓升高，串聯(lián)的節(jié)數(shù)增加，并聯(lián)的節(jié)數(shù)減少。加；PTC950V以上。圖11：高壓平臺下，電池、電驅(qū)動、壓縮機、PTC等部件需調(diào)整資料來源：華為-中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2023-2025），950V450V6520元，大三電+小三電系核心變動項目。高電壓會導致壓縮機、PTCMCU2C、400V快充體系，950V電450V6500元。未來國內(nèi)外整車廠在中高端車型優(yōu)先800VSiC件的成本降低，中低端車型亦有快充需求，800V及以上電氣架構(gòu)升級具備長期趨勢。表4：950V電壓平臺相對450V平臺成本增加（單位：元）系統(tǒng) 零件 最高電壓系統(tǒng) 零件 最高電壓450Vdc成本（元）最高電壓950Vdc成本（元）BMS A2 A2+300電池包BMS A2 A2+300

電芯 A1 A1+3500驅(qū)動系統(tǒng)

電機電控 A3 A3+2000熱管理系統(tǒng)壓縮機、空調(diào)、暖風A6A6+400熱管理系統(tǒng)壓縮機、空調(diào)、暖風A6A6+400OBC+DCDCA4A4+800熔斷器（保險） 快充、空調(diào)、PTC、DCDC保險 A7 A7+20合計合計\AA+6520資料來源：華為-中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2023-2025），；注：整車電池75kwh，450V基于IGBT，950V基于SiCMOS電池：電壓平臺、倍率性能、BMS和熱管理要求提高800V架構(gòu)對電池電壓平臺和倍率性能提出新要求，在BMS和熱管理方面需要加強。450VPack電量的前提下，950V平臺通過增加電芯串命將受到影響，800V電池系統(tǒng)因此對電芯生產(chǎn)工藝和一致性的要求均有提升；超充電池為例，采用超電子網(wǎng)正極技術(shù)、石墨快離子環(huán)技術(shù)、超高導電解液配方、超膜SEI膜、高孔隙率隔離膜等材料體系創(chuàng)新提升鋰離子導電性能；BMS（電池管理系統(tǒng)）主芯片、采樣芯片和高低壓電路之間的通信隔離芯片等元器件、連接件需要重新選型；由于快充過程中產(chǎn)熱量大，熱失控風險增加，因此需要進行有效的監(jiān)控與預(yù)警。圖12：寧德時代神行超充電池材料體系創(chuàng)新資料來源：寧德時代公眾號，寧德神行超充4C鐵鋰電池量產(chǎn)在即，快充電池產(chǎn)業(yè)化進程提速。電池充電速度和能量密度通常是一對相互制約的指標，常規(guī)磷酸鐵鋰或三元電池，在保持高能量密度的情況下，充電倍率基本在0.5C-1.5C之間，進一步提高充電倍率往往帶來壽命衰退和安全風164-5C磷酸鐵鋰電池，226月推出兼?zhèn)淠芰棵芏群?C4C20234月首發(fā)落地上車，目前已001FR007M9X9等。除寧德以外，吉利極氪、欣旺達、巨灣技研、蜂巢、中航等也相繼推出快充電池，快充電池產(chǎn)業(yè)化進程提速。公司 產(chǎn)品名稱 正極材料 發(fā)布日期 續(xù)航里程 電池充電性能表5：行業(yè)主流超充電池匯總（單位：km，min，A，%）公司 產(chǎn)品名稱 正極材料 發(fā)布日期 續(xù)航里程 電池充電性能寧德時代 麒麟電池 高鎳三元 2022年6月 ＞1000km 4C；10min10-80%soc寧德時代 神行超充電池 磷酸鐵鋰 2023年8月16日 700km+ 4C；10min=400km；-10℃溫30分鐘充至80%吉利極氪 金磚電池 磷酸鐵鋰 2023年12月14日 500km+ 最高充電倍率4.5C；15min=500km；-10℃低溫環(huán)境快充速度提升25%10分鐘可充至80%SOC，可以實現(xiàn)600A閃欣旺達 LFP閃充電池 磷酸鐵鋰 2023年11月

超低溫放電，-20°C80%以上巨灣技研（廣汽）

鳳凰電池 - 2023年6月 1000km 8C極速充電；蜂巢 蜂巢 短刀 - - 覆蓋4C及更高倍率場景中創(chuàng)新航 頂流圓柱電池 - 2023年4月6日 6C+快充資料來源：各公司公眾號，負極：包覆改善快充性能，4C普及帶動用量提升電池快充的主要瓶頸是負極對鋰離子的快速接收能力。從微觀角度看，即其內(nèi)部的鋰離子在正/6??+????i++??????????????6（≤1嵌速度便決定了動力電池的充電性能。快充在“外快內(nèi)慢”的作用下會產(chǎn)生極化現(xiàn)象。在慢充技術(shù)中，由于外電路的電流小，相應(yīng)電子的遷移速度也就慢些，此時內(nèi)電路的離子與電子的反應(yīng)與外電路的電子速度相適應(yīng)，在此環(huán)境下，兩極的電位差與平衡電位基本一致。而在快充的應(yīng)用中，鋰離子快池內(nèi)部活性顆粒之間的應(yīng)力錯配，當此應(yīng)力達到閾值后，便會造成活性顆粒的破裂與損此便造成了電極電位偏離平衡電位的現(xiàn)象，即平時所說的極化現(xiàn)象。圖13：內(nèi)外電路電子/離子相匹配 圖14：電子累積造成極化現(xiàn)象資料來源：覺知汽車， 資料來源：覺知汽車，極化現(xiàn)象的累計造成負極析鋰、容量損失、產(chǎn)生熱量等問題，限制快充發(fā)展。隨著充電倍率的增加，電池內(nèi)阻則越大，內(nèi)阻對于內(nèi)電路中電子、離子的遷移、反應(yīng)的阻力也就越大，因此造成的結(jié)果便是極化現(xiàn)象的加重，這種正極電位高、負極電位低的極化現(xiàn)象會導致負極析鋰、電池容量損失以及充電過程產(chǎn)生大量熱量等問題，這些問題的存在便成為了其實現(xiàn)超/快充應(yīng)用的主要障礙。目前針對性的解決方法有二次造粒、表面碳包覆、硅碳負極三種。圖15：快充極化現(xiàn)象的危害及解決辦法資料來源：覺知汽車，表6：快充負極的解決方案（單位：V，mAh/g）方案 具體措施方案 具體措施二次造粒

在一定溫度和壓強下，將石墨顆粒進行球磨以減小顆粒的體積，從而起到提高充放電倍率的目的，接著將小顆粒重聚成大顆粒，讓其具備密度高和容量大的特點，通過此二次造粒工藝，可讓產(chǎn)品在兼具能量密度、容量和倍率的同時提高其各向同性度。對于該工藝而言，由于其過程溫度、壓力等方面的要求高，因此在實施方面還具備一定難度。以瀝青等作為包覆原料并與石墨顆?；旌虾笤俳?jīng)炭化，進而在負極石墨表面形成無定型碳包覆，從而結(jié)成一種具有‘核—殼復(fù)合結(jié)構(gòu)’的碳材料，該材料相對于傳統(tǒng)的具有各向異性且層間距較窄的石墨，其在結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了各向同性且讓層間距更寬，改進了鋰離子只能平行在石墨層之間運動而無法垂直運動的桎梏。由于碳化形成的無定形碳的碳層之間是無序排料的損耗。硅碳負極

0V，因此通過Cu、Ni、Si、SnSi、Sn0.5V4200mAh/g372mAh/g資料來源：覺知汽車，包覆材料顯著改善快充性能，快充負極對負極包覆材料的耗用量有所提升。表面碳包覆是通過在負極表面進行碳包覆以起到加快嵌鋰和保護負極的作用。使用碳包覆是目前材料包從而結(jié)成一種具有‘核—殼復(fù)合結(jié)構(gòu)’的碳材料。改進縱向運動，促進嵌鋰反應(yīng)：該碳材料相對于傳統(tǒng)的具有各向異性且層間距較窄的石墨，其在結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了各向同性且讓層間距更寬，改進了鋰離子只能平行在石墨層之間運動而無法垂直運動的桎梏。促使其可更快的達到石墨的端面，加快了嵌鋰的反應(yīng)，從而為快充的實現(xiàn)提供了環(huán)境條件。抑制析鋰反應(yīng)，降低負極損耗：在快充過程中防止電解液中大分子有機溶劑與負極的直接接觸，從而起到抑制析鋰的作用，進而降低快充過程對負極材料的損耗。包覆材料可以提升負極的循環(huán)穩(wěn)定性及快充性能、電流沖擊的抗壓能力、更快電流（5包覆比例下效果最佳0.5/1/2/5C5%包覆比例倍率性能5C下，14%獲得了顯著提升，不同包覆比例的效果有所差異。圖16：負極包覆材料實物圖以及包覆前后對比圖 圖17：包覆材料在包含碳化的高端人造石墨工藝流程中所處環(huán)節(jié)資料來源：信德新材公司公告， 資料來源：信德新材公司公告，表7：不同包覆量碳包覆石墨的倍率性能（單位：%，mAh/g）包覆比例（%）0.1C容量（mAh/g）C0.5C/C0.1C倍率性能（%）C1C/C0.1C C2C/C0.1CC5C/C0.1C032168%41%21%7%2 358(+12%) 82%(+14%) 54%(+13%) 25%(+4%) 9%(+3%)5371(+16%)86%(+18%)66%(+25%)35%(+14%)10%(+3%)8351(+9%)83%(+16%)53%(+12%)25%(+4%)10%(+3%)11335(+4%)80%(+12%)58%(+17%)27%(+6%)10%(+3%)14340(+6%)80%(+12%)56%(+15%)29%(+8%)12%(+5%)資料來源：《鋰離子電池球形石墨負極材料倍率性能研究》李紅菊等，；倍率為不通電流下的放電性能，一般高倍率（高電流）放出的容量更少，所以衡量倍率性能就是看高倍率場景相對于低倍率場景的充放電容量比例導電劑：有效提高導電率，4C電池炭黑有量增加導電劑有效提高導電率，目前主流鋰電導電劑系炭黑占比達60%。導電添加劑作用是在活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與集流體之間收集微電流，以減小電極的接觸電阻、加速電子的移動速度。目前碳系導電劑從類型上可以分為導電石墨、導電炭黑、短切碳纖維、碳納GGII數(shù)據(jù)，202160%27%8%4%。表8：不同種類導電劑對比導電劑種類 優(yōu)點 缺點導電劑種類 優(yōu)點 缺點炭黑類導電劑

SP 價格便宜，經(jīng)濟性高 導電性能相對較差，添加量大，降低正極活性物質(zhì)占比，全依賴進口科琴黑 添加量較小，適用于高倍率、高容量型鋰電池 價格貴，分散難，全依賴進口科琴黑 添加量較小，適用于高倍率、高容量型鋰電池 價格貴，分散難，全依賴進口乙炔黑 吸液性較好，有助提升循環(huán)壽命 價格較貴，影響極片壓實性能，主要依賴進口導電石墨類導電劑 顆粒度較大，有利于提升極片壓實性能 添加量較大，主要依賴進口導電石墨類導電劑 顆粒度較大，有利于提升極片壓實性能 添加量較大，主要依賴進口碳納米管導電劑 導電型性能優(yōu)異，添加量小，提升電池能量密度，提升電池循環(huán)壽命性能

需要預(yù)分散，價格較高VGCF（氣相生長碳纖維）

導電性優(yōu)異 分散困難，價格高，全依賴進口石墨烯導電劑 導電性優(yōu)異，比表面積大，可提升極片壓實性能 分散性能較差，需要復(fù)合使用，使用相對局限（主要用于磷酸鐵鋰電池）資料來源：天奈科技招股書，圖18：不同導電劑導電機理 圖19：2021年中國動力電池導電劑比（單位：%）石墨烯8%

導電炭黑 其他4% 1%碳納米管27%

炭黑60%資料來源：鋰電派， 資料來源：GGII，華經(jīng)情報網(wǎng)，快充電池對導電炭黑的需求量有所提升。GGII測算，導電炭黑等傳統(tǒng)炭黑導電劑3%0.8%-1.5%導電劑在電極中的作用是提供電子移動的通道，導電劑含量適當能獲得較高的放電容量和較好的循環(huán)性能，含量太低則電子導電通道少，不利于大電流充放電；太高則降低活性物質(zhì)的相對含量，使電池容量降低。隨著充電倍率的提升，需要采用更高導電率的導電炭黑材料。為滿足快充性能，導電劑在正負極添加比例會進一步增加。4C情況下1GWh導電炭黑需求較2C下將提升約35%以上。集流體的涂炭也會增加導電炭黑的需求。電子元器件：SiC精準解決電車痛點，經(jīng)濟性拐點漸近SiC相比Si更耐高壓且小型化使功率密度更高?，F(xiàn)有的功率器件大多基于硅半導體材料，由于硅材料物理性能的限制，器件的能效和性能已逐漸接近極限，難以滿足迅速增長和變化的電能應(yīng)用新需求。碳化硅功率器件以其優(yōu)異的耐高壓、耐高溫、低損耗等性能，能夠有效滿足電力電子系統(tǒng)的高效率、小型化和輕量化要求，相同規(guī)格的碳化硅基MOSFETMOSFET1/10，導通電阻可至少降低1/100MOSFETIGBT的總能量損耗可大大降低70%。SiC高效率、小體積精準解決電動汽車續(xù)航里程、快速充電、輕量化的需求。IGBT應(yīng)用的組件有電機控制器、車載充電機、DC/DC模SiC-MOSFET高效、高功率密度、小體積的特征，主要在電機控制器、車載充電機（OC、D/DC形成替代。此外在非車載領(lǐng)域，直流快充充電120kW以上，SiC-MOS有望形成規(guī)模替代。圖20：新能源車中SiC可替代部件示意圖資料來源：Rohm碳化硅車用解決方案，目前，在車載級的電機驅(qū)動器、OBC及DC/DC部分，SiC器件的使用已經(jīng)比較普遍，主要得益于SiC器件的高可靠性及高效率特性；對于非車載充電樁產(chǎn)品，目前由于成本的原因，使用比例還很低。未來，通過充分發(fā)揮SiC器件高耐壓和高頻化的優(yōu)勢，系統(tǒng)級成本有望下降。電機驅(qū)動器：在電驅(qū)動領(lǐng)域，SiC器件的應(yīng)用驅(qū)動力主要來源于控制器效率提節(jié)能。功率密度和效率提升的一個最直接好處就是提高電動汽車的續(xù)航里程。A90kW1200V/400ASi-IGBT和SiC-MOSFET模塊驅(qū)動效率的對比，SiC-MOSFET2%到8%NEDC標準工況，對電動汽車能耗貢獻占主要部分為低負載工況，此時，SiC-MOSFETSiCNEDC3%左右。BSiC器件的小體積、低散熱要求、高工作結(jié)溫等特80%50kW/L選擇。C提升開關(guān)頻率消除噪音：由于SiCMOSFET具有更低的開關(guān)損耗，開關(guān)頻率可提升到20kHz甚至更高，將有助于消除驅(qū)動系統(tǒng)的噪音，提升乘員舒適性。60%40%320kHz30%6dB。其中，小功率/小負載區(qū)，SiC6~20%；中功率/中負載區(qū)，SiC電控效率提高3~5%；大功率/大負載區(qū)，SiC1~2%。DC/DC：DC/DC轉(zhuǎn)換效率、待機功耗、功率密度都有較高的要求。SiCSiC器件技術(shù)成熟，成本進一步下降，SiC器件在充電模塊中的應(yīng)用將是未來的一個趨勢。具體參數(shù)來看，SiC樣機（2.8kW）與Si控制器（2.2kW）相比，SiC樣機效率提高約4%，最高達到96%；SiC輸出功率增大27%；功率密度提升約60%。車載充電器（OC：車載充電機由A/DC加C/DC的兩部分構(gòu)成。對用戶來說，低功耗縮短了充電時間，節(jié)省了充電成本，對于充電運營類企業(yè)，每天的充電量是巨大的，1%的效率提升將帶來巨大的運營成本的降低。目前對于非車載充電，基于Si基半導體器件的系統(tǒng)效率96%左右，未來第三代半導體的低導通損耗和低開關(guān)損耗的優(yōu)勢，將使得系統(tǒng)效率有可能達到97%~98%。具體參數(shù)來看，開關(guān)頻率高=>電感L和電容C的取值?。w積小，工作電壓越高工作電流小（導通損耗也小，功率效率會提高，以6.6kW車載充電器為例，iC樣機產(chǎn)品相比，效率方面，SiC2%97%；功率密度方面，體積下降40%65%。非車載充電樁：350kW是第三代半導體高耐壓特性的重要應(yīng)用。圖21：DC-DC轉(zhuǎn)換器SiC樣機與Si指標對比（單位：%） 圖22：電機控制器SiC樣機與Si指對比（單位：%） 資料來源：比亞迪，CASAResearch，材料深一度， 資料來源：比亞迪，CASAResearch，材料深一度，圖23：車載充電器SiC樣機與Si指對比（單位：%） 圖24：SiIGBT和SiCMOSFET控制效率對比（單位：%） 資料來源：比亞迪，CASAResearch，材料深一度，

資料來源：CASA，《第三代半導體電力電子技術(shù)路線圖（2018）》，當前使用SiC單車直接成本增加超1500元，經(jīng)濟性拐點漸進加速800V滲透率提升。根據(jù)蓋世汽車研究院數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)燃油車中功率半導體的價值量為88美元/輛，而純電動車功率半導體價值量高達350美元/輛，甚至更高。后續(xù)電動智能化加深有望帶動半導體含量持續(xù)提升；經(jīng)濟性角度，隨著SiC的大規(guī)模應(yīng)用，SiC器件價格有望達IGBT的2倍左70%SiC24504000SiCNEDC3%100kwh2-3kwh的2000SiCSiC高壓車型向800V滲透率。圖25：電動車相比燃油車半導體需求翻倍（單位：美元）

圖262017-2021650VSiCSBD650VSiFRD價差逐步縮小（單位：元/A）0

標準半導體耗用量 電動化帶來的額外需求燃油車 輕混車 全混/插混/純電動

650VSiCSBD 650VSiFRD 5432102017 2018 2019 2020 2021

32.521.510.50資料來源：英飛凌2020年報， 資料來源：Mouser，Digi-Key，CASAResearch，表9：整車廠SiC上車計劃OEMOEM廠商 控制器供應(yīng)商 模塊供應(yīng)商 SiC上車規(guī)劃特斯拉 特斯拉

意法半導體 2018年應(yīng)于Model3逆變，2021年上海工廠產(chǎn)能將超過45萬輛?？其J 2020年應(yīng)用于比亞迪漢逆變，比亞迪 2016年應(yīng)于2021年上海工廠產(chǎn)能將超過45萬輛。科銳 2020年應(yīng)用于比亞迪漢逆變，比亞迪 比亞迪

羅姆 2024年開始應(yīng)用于中型車逆器，20252025年以后應(yīng)用于小型車逆變器。北汽新能源 北汽新能源吉利汽車 采埃孚

英飛凌 2018年應(yīng)于OBC和DC-DC，2023年應(yīng)用于逆變器。2023年應(yīng)用于逆變器。芯聚能羅姆 2021年成立了廣東芯粵能半體有限公司，未來采用SiC件整車電壓臺提升至800V。芯聚能江淮汽車 博世 博世 江淮汽車與博世簽訂了SiC變器等方面戰(zhàn)略協(xié)議，400V統(tǒng)爭取在2021年年底實現(xiàn)小批量投放。蔚來 蔚然安森美蔚來ET7采用了SiC逆變器，預(yù)計2022年推出量產(chǎn)車型。精進電動精進電動科銳2023SiC產(chǎn)品車型。小鵬匯川技術(shù)英飛凌現(xiàn)代 緯湃科技 英飛凌 2021年緯湃科技獲得了現(xiàn)代車數(shù)十億歐元訂單，將為現(xiàn)代新型E-GMP模塊化電動平臺提供800伏逆變器。英飛凌 與英飛凌建合資企業(yè)，保證SiC供應(yīng)?？其J上汽 浙江伊控科銳瀚薪科技資料來源：CASAResearch，材料深一度，800V平臺除SiC升級以外，其他電子元器件也要相應(yīng)變化，其中薄膜電容、保險絲、連接器耐壓等級需要跟隨相應(yīng)提高。元器件 電壓等級變化 變化點說明表10：400V切換到800V系統(tǒng)時功率電子元器件耐壓升級（單位：V）元器件 電壓等級變化 變化點說明功率模塊 750V→1200V耐壓=額定電壓 最高工作電壓450V提到800V后，實際耐壓需求提高，原功率模塊不再適用薄膜電容500V→950V額定電壓，短時耐壓可更高（耐壓承受時間函數(shù)）聚丙烯薄膜厚度不同，內(nèi)部絕緣設(shè)計不同驅(qū)動磁隔離IC（低壓驅(qū)動信號）600V→1200V額定電壓IC內(nèi)部絕緣材料及其厚度不同驅(qū)動隔離變壓器（高壓驅(qū)動能量）500V→1000V驅(qū)動變壓器交流有效值絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)改變（爬電距離和電氣間隙等）X電容305V→480V額定電壓（AC）X2等級→X1等級Y電容300V→500V額定電壓（AC）Y2等級→Y1等級功率電感900V需要氧化物磁性材料升壓電感進行升壓充電電阻500V→900V規(guī)格隨著系統(tǒng)電壓等級提高保險絲500V→900V規(guī)格隨著系統(tǒng)電壓等級提高連接器500V→900V規(guī)格隨著系統(tǒng)電壓等級提高線束500V→900V規(guī)格隨著系統(tǒng)電壓等級提高資料來源：《電動汽車800V電驅(qū)動系統(tǒng)核心技術(shù)綜述_暴杰等》，樁端：大功率充電堆方案和液冷技術(shù)有望成為超充核心方案大功率柔性電堆技術(shù)推廣，液冷技術(shù)有望普及大功率柔性電堆或?qū)⒊蔀橹髁鞯目斐浞桨?。傳統(tǒng)的一體式充電樁功率固定無法匹配更高壓的充電需求，存在無法“向上兼容”的問題，而建造一體式800V充電樁在“向下兼容”的過程中又存在浪費性能、單位投資成本過高的困境。柔性電堆則是將電動汽車充電站全部充電模塊集中在一起，通過功率切換單元，按電動汽車實際需要的充電功率，對充電模塊進行動態(tài)分配，可為多輛電動汽車同時補能，有望成為主流的高壓快充解決方案。圖27：充電堆技術(shù)示意圖 圖28：綠能慧充960KW充電堆最可實現(xiàn)1拖24資料來源：充換電研究院， 資料來源：綠能慧充公眾號，表11：部分公司充電堆對比（單位：KW、V）企業(yè)最大輸出槍線功率（KW）電壓平臺（V） 技術(shù)特點盛弘股份168001000 英飛源84801000 CoolRing?IP54(電源柜)IP55(充電終端)高防護設(shè)計，適用于各類應(yīng)用場景。綠能慧充24960運用全新星環(huán)功率分配專利技術(shù)，大幅提升設(shè)備使用率，設(shè)備智能1000 遠程升級。萬馬股份-360、4801000 同時，大幅度提升功率模塊使用效率。資料來源：各公司官網(wǎng)，液冷技術(shù)有望普及，以應(yīng)對大功率快充產(chǎn)熱問題。800V所帶來的大功率充電會造成充電系統(tǒng)的高產(chǎn)熱功率和過溫問題，是當前電動汽車快充面臨的重要挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的風冷技術(shù)很難滿足上百千瓦功率充電樁的散熱需求，而液體冷卻更適用于大倍率充放電場景，液冷技術(shù)通過在電纜和充電槍之間設(shè)置專門的液冷卻液，由泵驅(qū)動進入電纜及充電槍中循環(huán)流動，帶走充電中過程中的熱量后返回至液冷源散熱器中，以此提高電纜傳輸功率，實現(xiàn)大功率充電。與傳統(tǒng)風冷模式相比，液冷模式具有安全性高、充電快、壽命長、運維成本低等特點，以華為600KW全液冷方案為例，雖然初期投資成本相對較高，但是可以減少二次投資，全生命周期成本TCO下降約40%。液冷設(shè)備風冷設(shè)備商業(yè)價值10年對比收益模塊年均失效率0.5%5%風冷模塊年失效率液冷設(shè)備風冷設(shè)備商業(yè)價值10年對比收益模塊年均失效率0.5%5%風冷模塊年失效率5%,液冷模塊年失效率0.5%,10年模塊更換成3.9萬元本節(jié)省費用約3.9萬元。壽命>10年5年5年風冷設(shè)備全部替換新設(shè)備（10年內(nèi)更換1次），液冷壽命大48萬元于10年，僅更換模塊的冷卻液，節(jié)省成本約48萬元。功率池化，功率動態(tài)分配，提升功率利用率，充電量提升30%*服功率利用率98%68%務(wù)費，提升收入38萬元/年（以600kW充電場站，時間利用率380萬元30%,服務(wù)費為0.8元計算）。高效率模塊、智能休眠等帶來E2E高效，實現(xiàn)1%電損的降低。系統(tǒng)平均效率95%94%以600kW場景，按時間利用率30%進行計算，年充電量100萬12萬元度，每年節(jié)省電費1.2萬元。液冷設(shè)備散熱性能更佳，可連續(xù)高可靠的大電流高功輸出，保證持續(xù)大電流輸出強弱連續(xù)為超充車輛進行快充的體驗，同時保證大功率充電的安全性/及可靠性。噪音55dB>75dB通過極致體驗達到引流效果，假設(shè)引流帶來整體充電量提升2%,充電量*流量提升2%*服務(wù)費，每年提升收入1.7萬元。17萬元疊加光伏儲能直流疊加光 交流疊加伏和儲能 伏和儲能支持未來光儲充一體化演進，直流疊加光伏和儲能，減少二級轉(zhuǎn)/換，效率更高。支持電網(wǎng)調(diào)度 支持 不支

直流母線架構(gòu)液冷設(shè)備可靈活響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度，根據(jù)電網(wǎng)指令靈活/調(diào)整設(shè)備輸出功率，支持電荒期的限流輸出。綜合價值收益 460.9萬元資料來源：華為-中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2023-2025），華為MI，高壓快充的集中會帶來電網(wǎng)壓力，配置儲能系統(tǒng)或是解決方案。大功率充電樁的集中使用會對配電網(wǎng)造成壓力，網(wǎng)損率是電網(wǎng)評估經(jīng)濟性的重要指標，根據(jù)公式網(wǎng)損率=（網(wǎng)損電量/供電量）*100%，在電車無序充電的情況下，平均上配電網(wǎng)網(wǎng)損率從7.85%上升到10.14%，這表明無序電車充電行為往往與居民日常用電高峰時段吻合，在800V超充的情境下，峰時的集中充電對配電網(wǎng)的負載能力提出了更高要求，而儲能系統(tǒng)是指將能量轉(zhuǎn)化為其他形式存儲起來，以便在需要時再將其轉(zhuǎn)化為可使用的能量的系統(tǒng)，在充電站配置儲能系統(tǒng)可以在用電低谷時進行蓄電，在用電高峰時進行充電，熨平充電站的高壓曲線，減少配電網(wǎng)損耗。圖29：各場景下的配電網(wǎng)網(wǎng)損率（%） 圖30：安裝儲能系統(tǒng)前、后的充電站高壓曲線（單位：KV）10.147.857.8910.147.857.897.296.28安10 裝8 前642 安0裝0無EV接入無序充電50%響應(yīng)75%響應(yīng)100%響應(yīng) 前資料來源：蔚來官網(wǎng)， 資料來源：《儲能系統(tǒng)對充電站可靠性的影響分析》，SiC為發(fā)展趨勢SiIGBTSiCMOSFET。充電模塊作為直50%，而功率器件為充電模塊的重要組成部800V直流充電樁在技術(shù)方面面臨的一個挑戰(zhàn)是，隨著電壓和充電等級的提高，充電模塊需要具備更高的耐高壓性和功率密度。800V高壓充電使得充電模塊恒功率范圍由400V-750V800V-1000VSiIGBT750V，需要升級為耐1200VSiCMOSFET芯片，除耐高壓性能出眾外，與傳統(tǒng)硅基器件相比，SiC30%50%左右。圖31：直流樁及模塊成本拆分（單位：%） 圖32：SiCMOSFET性能優(yōu)勢其他,15%電池維護設(shè)備,10%費設(shè)

充電模塊,50%

電容,PCB,5%磁性元件12%

機箱風扇,8%半導體功率器件,15%集成電路,備,10%

配電濾波設(shè) 5%備,15%資料來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院， 資料來源：ROHM，液冷模塊優(yōu)勢顯著，目前成本較高處于導入階段。隨著充電樁功率的提升，充電模塊需要承受更大的功率密度，單個模塊的功率以30-40KW為主，以此體現(xiàn)出更強的散熱的需求。相較于目前的風冷模塊，液冷模塊的優(yōu)點包括：1）長壽命，相比于常規(guī)風冷系統(tǒng)3-510年，可同時降低檢修次數(shù)和成本；2）高效率1%，能夠提高設(shè)備利用率；3）10-20℃。但由于液冷充2倍以上，液冷模塊正處于起步期，眾多企業(yè)積極布局液冷模塊，預(yù)計隨著成本下降，滲透率將逐步提高。圖33：風冷/液冷模塊結(jié)構(gòu)對比示意圖 圖34：液冷充電模塊 資料來源：充換電研究院， 資料來源：充換電研究院，充電模塊企業(yè) 液冷模塊布局表13：部分公司布局液冷模塊情況充電模塊企業(yè) 液冷模塊布局威邁斯 公司新能源汽車業(yè)務(wù)其他產(chǎn)品包括液冷充電樁模塊應(yīng)用于超級直流充電樁系統(tǒng)，單模塊支持40kW快速充電并可支持任意多模塊并聯(lián)以拓展超充功率；英威騰 公司有30KW快充模塊、60KW液冷超充模塊等產(chǎn)品。歐陸通 推出液冷模塊，63KWDCDC液冷模塊，均為自主研發(fā)及生產(chǎn)，并且符合國際歐規(guī)、美規(guī)等嚴苛EMI/EMC等規(guī)格要求。202140kW25分鐘；2022年英飛源率先推出了具有IP67防護等級的40kW液冷電能變換模塊。英飛源英可瑞 2020年發(fā)布30KW液冷充電塊EVR330-30000202140kW25分鐘；2022年英飛源率先推出了具有IP67防護等級的40kW液冷電能變換模塊。英飛源資料來源：各公司官網(wǎng)，液冷槍線價值量高，滲透率有望快速提升液冷超充槍憑借大電流、重量輕、即插即充等優(yōu)點成為未來技術(shù)路線。高功率的工作環(huán)境也給充電槍提出了更高的要求。常規(guī)自然冷卻充電槍最大電流250A，而液冷充電槍采用油冷/水冷來散熱，最大充電電流可達500A以上，同時相比常規(guī)充電槍能夠減重近50%。但同樣，液冷充電槍售價仍處于較高水平，根據(jù)日豐股份在2022年的新品說明會，國內(nèi)液冷充電槍尚處于起步階段，市場單價均超過2萬元，而常規(guī)直流充電槍價格在1000-2000元。隨著800V快充的推廣所帶來的液冷充電槍需求，預(yù)計液冷槍滲透率將會有所突破。圖35：液冷充電槍系統(tǒng)工作模擬圖 圖36：液冷充電槍資料來源：沃爾核材官網(wǎng)， 資料來源：沃爾核材官網(wǎng)，表14：液冷超充槍產(chǎn)品梳理（單位：A，V）充電槍企業(yè)最大電流（A）最大電壓（V）認證情況產(chǎn)品發(fā)布時間日豐股份1000