充電5分鐘續航1000裡！揭祕電動車快充三大戰役
車東西（公眾號：chedongxi）
文 | Origin
前兩週，車和家釋出增程式量產車理想智造ONE，打出沒有里程焦慮的旗號。
進入2018年，電動車的消費者們，對車輛的續航里程期望值已經上浮至400公里起，A級電動車市場主流車型NEDC續航紛紛站上350公里乃至400公里，也說明了這一趨勢。
然而，對於更多的燃油車主來說，他們不選擇電動車的理由是——“加油5分鐘，充電十小時”。
為了佔住未來的市場，車企、動力電池巨頭、電池初創、充電樁技術商……一眾產業玩家，圍繞快充技術，分別在車輛充電速度、動力電池充電效能、充電樁功率三個領域，開啟了三場戰役。
一、充電速度之戰：從1小時到15分鐘，傳統車企圍剿特斯拉！
今年日內瓦車展上，號稱“特斯拉殺手”的捷豹I-Pace橫空出世，充電功率達到100KW。搭配大功率快充功能，使得這輛帶電量達到81kWh的電動車能夠在40分鐘充至80%的電量，對應NEDC續航400公里。
I-Pace對標的特斯拉，在超級充電站的支援下則最多可達到120KW充電功率，特斯拉的各個車型基本也能滿足1小時充足80%電量（為了保護電池，動力電池充電最後20%的餘量通常會強行限制電流，採用涓流充電）。
在特斯拉立下充電速度標杆後，來自傳統車廠的競品們不敢怠慢。 “一小時內充至80%電量”，基本成為了豪華電動車的入門標準。
然而，如果與帶電量75KWh的Model X 75D相比，I-Pace無論是在最大充電功率還是最快充電速度上，都沒有優勢，傳統車企純電動車在充電方面與特斯拉的第一局較量中未能取勝。
今年秋天，盛名在外、被寄予厚望的賓士EQC問世，帶電量80KWh，充電功率110KW，充至80%電量時間與I-Pace看齊，40分鐘。傳統車企支持者們設想的第二位“特斯拉殺手”，人設也轟然倒塌。
EQC釋出後不久，特斯拉的第三位挑戰者奧迪E-tron上場，在特斯拉家門口—美國舊金山釋出。顯然，E-tron敢“打上門去”，還是有些準備，至少在充電速度上是這樣——e-tron最高充電功率150KW，充至80%電量的快充時間為半小時。
儘管E-tron明年才能量產，但在充電速度的紙面資料上，傳統車企終於完成了對特斯拉的超越。
同樣要在充電速度引數上超越特斯拉的，還有寶馬尚未正式官宣的iX3。在外媒的報道中，這款寶馬的純電動SUV最大充電功率也將達到150KW，快充半小時充滿（80%）電量，兩年後量產。
但半小時的充電時間，仍然是燃油車加油時間的6倍。車企們認為這個比值還需要縮小。
於是，保時捷首款純電動車Taycan釋出時，宣佈最大支援350KW的充電功率，讓其快充時間可以縮短至15分鐘！對外宣傳時，保時捷一直強調位元斯拉強了數倍的充電效能。
有意思的是，馬斯克在兩年前就表示，會把特斯拉的最大充電功率提升至350KW，然後馬斯克表示不現實，降至200-250kW合適，但特斯拉忙於Model 3的量產，今年夏季末升級充電功率的計劃又跳票了。
從100KW到350KW，從1小時到15分鐘，一系列豪華電動車將快充功率提升3.5倍，快充時間則提升了4倍。
但需要提到的是，特斯拉目前仍然是支援充電功率最高的量產電動車。
二、動力電池倍充效能之戰：從2倍到20倍！
如果從保時捷Taycon將搭載的350KW充電技術來看，電動車最大充電速度的進步已然很快。然而，與電動車最快的耗電速度相比，仍然不夠看。
以特斯拉Model S P100D為例，其電機最大輸出功率達到568KW，只需要10分鐘，就可以把100KWh的電池徹底耗盡。在這樣的條件下，電池的放電倍率是6C（即放電功率是電池容量的6倍，充電功率同理 ，該數值越大，電池充電/放電越快。），而特斯拉快充的充電倍率沒有超過2C。
動力電池的安全性，是其中最大的瓶頸。事實上，為了在充電時“不出事兒”，如今在乘用車上量產應用的動力電池，充電倍率基本都不超過2C。
為了電池內部鋰的脫嵌有序進行，防止產生析鋰、電解液分解、電池過熱等危及安全的問題以及內部結構塌陷造成的迴圈壽命衰減問題，在需要長時間保持恆定功率的充電過程，無論是主機廠還是動力電池廠商，都對超大功率的充電持謹慎態度。
好在，動力電池技術的持續進步，陶瓷塗層隔膜、耐高壓高溫電解液、正極材料包覆、新型負極材料的開發等等技術的成熟，為亟待滿足的快充需求創造了條件。
產品方面的表現是高階電動車們最大充電功率的不斷上升，產業鏈上游則是動力電池巨頭與初創公司們在不斷探索動力電池快充的倍率極限——這一數字，已經從2上升到4、6、10倍乃至更高的倍數。
今年年中，在 2018中國(青海)鋰產業與動力電池國際高峰論壇上，寧德時代總裁黃世霖表示下半年將出貨快充時間達到15分鐘的動力電池。車東西從業內人士處瞭解到，黃世霖所說的這型電池很可能是一款能量密度達到190Wh/kg的快充電池。
在宣傳資料中，這款電池的負極材料是應用了“快離子環”技術的改性石墨，能夠幫助鋰離子快速從負極脫嵌；正極材料則是能量密度較高的三元鋰材料。這款電池有望先投放至對高倍率快充有迫切需求的電動計程車市場。
另外，寧德時代還有充電倍率達到5C（快充時間10分鐘）與3C（快充時間20分鐘）的動力電池，正極材料採用了安全性更高的磷酸鐵鋰，目標瞄向電動公交，並且已經投放市場。
而在快充電池上步伐邁得更早的國產動力電池廠商——微巨集動力、珠海銀隆，最早使用結構十分穩定的鈦酸鋰作動力電池負極材料，在幾年之前就實現了6C的充電倍率，雖然犧牲了一定的能量密度以及經濟性，但這種電池尤其適合城市電動巴士使用。在2015年，微巨集動力就拿到了倫敦混動大巴的訂單以及國內重慶北京等地的電動公交訂單，而珠海銀隆在董明珠入股之前，也拿下過北京電動公交的訂單。
眼下，微巨集動力通過將負極材料更換為理論能量密度更高的多孔複合碳，推出能量密度170Wh/kg，充電倍率4C的動力電池，試圖切入電動計程車及乘用車市場。
國外的巨頭對快充動力電池也保持著密切關注，並且，他們不僅想要電池支援快充，還希望未來的動力電池能夠同時滿足高能量密度與高充電倍率效能。
上週，軟包動力電池巨頭LG宣佈投資動力電池初創公司Enevate。這家美國公司獨闢蹊徑，研發了純矽作為負極材料的動力電池。據其副總裁所言，這樣不僅解決了負極材料的鋰脫嵌穩定性問題，使得倍充效能可以大幅度提升，而且能夠大大提升電池整體的能量密度（矽負極的理論比能量超過4200mAh/g，超過碳負極10倍）。
因此，Enevate掏出的產品是能量密度可達250-300Wh/kg，充電倍率達到10C，快充時間只需要6分鐘的超級電池！不過，Enevate的這一產品目前還未量產，目前仍在產業化過程中。
而10C的倍率充電效能，還不是巨頭們正在追逐的極限。以色列公司StoreDot，則號稱正在開發充電倍率效能達到12C的動力電池。在其對外宣傳中，StoreDot號稱其技術在正負極材料上使用有機材料，可以使電動車“充電5分鐘，續航500km（300英里）”。這一技術還吸引來了戴姆勒，為StoreDot投資了6000萬美元。
不過，StoreDot更像是在電池領域中另闢了一個技術體系，離商業化比Enevate更遠。
另外，車東西還發現了號稱充電效能達到20C，能量密度150KWh/kg的湖南妙盛動力電池。只是這些引數已經超出了行業的認知，更像是一場炒作。
在充電倍率效能這場引數“天花亂墜”的戰役中，初創公司以超高的數值取得了對巨頭的完勝。只是，初創公司的技術其實大多還 停留在研發階段。
三、充電樁功率之戰：從60KW到500KW
各家公司在充電倍率上的“放衛星”，實則反映了新能源汽車市場對快充技術的切實需求。
當主流電動車的續航里程升級到400公里，對應的電池容量通常至少要達到50KWh。要把充電時間壓縮到半小時，至少需要100KW的充電功率。
而回到普通新能源車主的用車生活中來，真正構成充電速度瓶頸的另一大關鍵因素，其實是充電樁。充電樁的輸出功率，將直接限制電動車的充電速度。特別是對於缺乏私樁安裝條件的國內電動車主來說，高功率的公共快充樁，尤為重要。
但在國內與國外，快充充電樁的功率似乎是兩個世界。
在超高功率的快充樁建設上，國外走得非常超前。
去年11月，戴姆勒、大眾、福特、寶馬等汽車巨頭組建的歐洲快速充電聯盟Ionity，宣佈首個350KW快速充電站已啟用，Ionity計劃，到2018年底總共配置100個充電站。到2020年，在整個歐洲配置400個350KW充電站。
350KW正是保時捷Taycan的最大充電功率，但這還不是充電樁的最高紀錄。2017年初，美國充電服務公司Chargepoint宣佈打造400KW的直流快充樁。一家澳大利亞公司Tritium則把這一紀錄重新整理至475KW。而Chargepoint又通過自研的ExpressPlus充電系統將這一功率提升至500KW。
而國內，最主流的快充充電樁功率是60KW。
通過查閱國內最大充電樁運營商國家電網的招標公告，車東西發現在2017年第二批公開招標時，60KW直流快充樁訂單在所有快充樁中佔比90%。
但動力電池能量密度不斷提升、電動車帶電量不斷提高，對快充技術的呼聲也越來越響。大眾的MEB電動車平臺，支援的快充功率就是100KW起步，最高125KW。顯然，60KW的快充不夠用了。
在充電樁功率的競賽中，國內似乎完全落後了。而一位充電樁運營商向車東西解釋，實際情況並非如此。
以350KW的充電樁為例，它的最大輸出功率要求電動車動力電池至少擁有4C-5C的倍率效能，而國內目前根本沒有這樣的純電動乘用車。目前國內的主流需求是，實現100KW快充樁的普及。因此，國網在2018年的招標中也大幅度提高了100KW以上快充樁的比例。今年國網第一批充電樁招標時，100KW以上快充樁的比例已經提升至30%。
目前的高功率充電樁基本都是為搭載快充電池的電動大巴服務，而電動大巴、電動公交充電場地固定，超高功率充電站不需要建設太多即可滿足需求。如果要論功率，目前國內其實也有星星充電自研的500KW超級充電站。
不過，由於建設大功率充電站需要的高壓功率半導體目前基本掌握在國外半導體巨頭手中，國內企業需要進口，因此高功率充電樁確實是一個待解的短板；同時，日美歐在高功率快充上的標準建設上，也比中國更快。
結語：快充的奇點正在到來
毫無疑問，透過這三場在新能源車產業中的“充電戰”，快充技術的熱度已經越來越高。
並且，超高功率的快充已經開始從商用車型上，向乘用車開始滲透。在動力電池能量密度提升遭遇瓶頸時，快充提供了另外一種解法，就如智慧手機產業曾經發生的趨勢一樣。
當然，同提高動力電池能量密度一樣，電動車快充的應用也需要完善的安全保障措施、健全的標準建設。同時，快充技術更加依賴基礎設施。
不過，當越來越多的電動車帶電量達到50度、60度乃至70度時，快充技術的大規模應用臨界點已經到來了。