如何跨越電動車滲透率鴻溝解決超快充瓶頸

跨越電動車滲透率鴻溝，需解決快充瓶頸對于新興行業(yè)，其早期市場與主流市場之間存在一條巨大的鴻溝，能否跨越鴻溝，贏得實用主義者的支持，進而成為主流市場，決定了行業(yè)的成敗。我們在系列報告第一篇《解決消費者核心需求，尋找動力電池發(fā)展的主旋律》中我們已經(jīng)提到，雖然當前新能源車滲透率已經(jīng)迅速攀升至0以上，但其消費群體仍然保持了創(chuàng)新者和早期使者的特征，當前消費者以換購和增購家庭為主，其購車動力更多源于對于新產(chǎn)品的偏好，新能源車相對于燃油車的差異化與亮點是主要的驅(qū)動因素。新能源車市場當前正處在跨越鴻溝的關(guān)鍵節(jié)點，要贏得主流消費者的支持，還需要補齊續(xù)航、快充和安全三大短板，其中快充正逐漸成為行業(yè)競爭的下一條主賽道。圖1“鴻溝理論”的客戶分布《跨越鴻溝圖2：新能源汽車滲透率已顯著提升單位輛) 銷量 滲透率,0,0,0,0,0,0,0,00

/1/1/3/5/7/9/1/1/3/5/7/9/1/1/3/5/7/9/1/1/3/5/7/9/1/1/3/5/7/9/1乘聯(lián)會，在電動汽車發(fā)展初期，續(xù)航里程不足的矛盾相對更加突出，獲得優(yōu)先發(fā)展。電動汽車購車補貼主要以車輛續(xù)航里程以及動力電池能量密度為評價指標確定補貼額度，消費者需求疊加政策鼓勵使得在此期間動力電池的能量密度，以及純電動汽車的續(xù)航里程迅速提高。圖3：歷年上市車型最大標稱續(xù)航單位m)0乘聯(lián)會，

年前 年 年 年 年 年 年相比之下，快充整體發(fā)展相對滯后，但趨勢已顯。從2012022新上市車型平均快充長基本保持在60h之間，未體現(xiàn)出下降趨勢；但最小快充時長自2020年開始從h下降到1h。圖4：歷年新上市車型平均及最小快充時長單位小時) 平均快充時長 最小快充時長.3.3.8.1.1.3.1.5 .5 .5.2.7.7.0.0.0.0.0.0.0.0年 年 年 年 年 年懂車帝，補貼退坡、新車平均標稱續(xù)航超500km、純電動長途出行場景增多三方面的邊際變化將驅(qū)動快充發(fā)展提速：新能源汽車補貼逐步退坡，到2023年完全取消，政策面對續(xù)航里程和能量密度的指引減弱。2022年新上市車型的平標稱續(xù)航里程已經(jīng)超過500，基本可以滿足消費者在冬季之外的長短途出行。繼續(xù)提高帶電量和續(xù)航里程，主要是為了滿足在冬季低溫和夏季高溫下的出行需求。續(xù)航里程的提升帶動純電動汽車長途出行場景增多，反過來促進了消費者對途中快充的需求?？斐涞膶崿F(xiàn)需要動力電池和充電設(shè)施的共同發(fā)力，將帶動高倍率電池和高壓快充系統(tǒng)的迅速發(fā)展，其中兼顧高倍率和高能量密度的動力電池是實現(xiàn)快充的重要技術(shù)基礎(chǔ)。表1：純電動汽車補貼及退坡情況車型/電池類型20182019202020212022車型補貼（萬元）150-20m1.5200-20m2.4250-30m3.41.8300-40m4.51.81.621.621.3≥400m52.52.252.251.8能量密度調(diào)整系數(shù)105-1Wkg0.6120-1Wkg1125-1Wkg10.80.80.80.8140-1Wkg1.10.90.90.90.9≥16Wkg1.21111工信部，超快充為何難：需平衡兼顧倍率與能量密度，負極主要瓶頸產(chǎn)品視：倍能與電容量量密度兼顧單方面追求倍率性能并非技術(shù)瓶頸。從現(xiàn)有高倍率電池的產(chǎn)品數(shù)據(jù)來看，很多容量在10h以的小動力電芯已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)1C甚至20C以上的充電倍率，這說明對于混動電池、電動工具電池等這類主要需求倍率性能，對電芯容量、能量密度要求不高的應用場景，做到很高的充電倍率并非技術(shù)瓶頸。反觀純電動車用動力電池，目前常見的電芯持續(xù)充電倍率都在1C左右，快充產(chǎn)品的充電倍率往也僅在2-4。其與小動力電芯的需求差異主要在于，純電動車用動力電池除了需要較高的充電倍率之外，還需要較大的單體容量以及較高的能量密度以滿足較大的系統(tǒng)帶電量需求。因此，從產(chǎn)品視角來看，目前純電動車用電芯滿足快充需求的關(guān)鍵難點在于平衡兼顧電芯的倍率需求及容量、能量密度需求。表2：常見高倍率小動力電芯技術(shù)參數(shù)對照型號標稱容量持續(xù)放電倍率持續(xù)充電倍率能量密度應用領(lǐng)域天鵬-505h2C0.5C26Wkg電動自行車天鵬-40G4h1C2C21Wkg電動工具天鵬-15SG1.5h20C4C12Wkg電動工具捷威-37Ah37h8C4C18WkgPHEV捷威-5.2Ah5.2h30C25C12Wkg數(shù)據(jù)來源：天鵬電源，捷威動力，表3：純電動車快充動力電池參數(shù)對照電池30-80充電時長電芯容量K能量密度寧德時代阿維塔1長續(xù)航版15mn(2C）-18Wkg欣旺達小鵬93C16mn(2C）74Ah16Wkg巨灣技研AionVls3C10mn(358Ah133W/kg巨灣技研AionVls6C5min(630Ah128W/kg阿維塔，懂車帝，電池中國網(wǎng)，原理視：極成電池熱、析鋰、量損負極主要瓶頸極化的本質(zhì)是電池內(nèi)阻使得內(nèi)電路離子與電子的中和過程跟不上外電路電子的遷移速率，造成電極電位偏離平衡電位的現(xiàn)象。當電池無電流通過時，其兩極之間的電位差為電池的平衡電位。當有電流通過時，實際上出現(xiàn)了電子與離子兩個流通過程：其中外電路為電子的流動，它起著在電極表面累積電荷使電極電位偏離平衡狀態(tài)的作用，也即極化作用；內(nèi)電路為離子的遷移，它起著吸收電子運動所傳遞的電荷使電極電位恢復平衡態(tài)的作用，也即去極化作用。由于內(nèi)電路離子遷移的阻力往往遠大于外電路電子遷移的阻力，就產(chǎn)生了極化現(xiàn)象。充放電倍率越大、電池內(nèi)部離子遷移、反應的速度越慢（阻力越大），所產(chǎn)生的極化問題越嚴重。圖5：充放電過程電池極化示意《電化學原理——李荻》，在快充過程中，極化現(xiàn)象造成“正極電位偏高，負極電位偏低”，進而導致的負極析鋰、容量損失的以及電池產(chǎn)熱是電芯實超快充的主要障礙。負極析鋰：石墨的嵌鋰電位僅為0.10.2V，與鋰的析出電位0V非常接近?？斐溥^程中，嚴重極化現(xiàn)象容易使得負極電位降到0V的析鋰電位以下，從而造成鋰的析出，進而減少電池壽命，或產(chǎn)生鋰枝晶造成電池短路等問題影響電池安全。圖6：負極析鋰現(xiàn)象及其危害《鋰離子電池負極析鋰檢測方法的研究進展——周宇等》，容量損失：充電過程的電池極化會使得電池的外電壓更早地到達充電的截止電壓，充電倍率越高，極化越強，到達截止電壓的速度越快，電池的可用容量越小，造成充電倍率越大，電池的可用容量越小的問題。圖7：不同充電倍率下人造石墨負極可用比容量《硬碳包覆人造石墨作為鋰離子電池負極材料的快充性能評價——吳敏昌等》，電池產(chǎn)熱：極化越強不可逆產(chǎn)熱越大，高倍率下不可逆熱為主導，負極是主要的產(chǎn)熱環(huán)節(jié)。電池充放電過程中的產(chǎn)熱主要分為兩部分，即可逆熱和不可逆熱。其中可逆熱與電池內(nèi)的化學反應進程有關(guān)，吸/放熱方向與材料的熵熱系

?U相關(guān)，產(chǎn)熱率與電流成一次方關(guān)系；充電過程電池?T極化電壓與平衡電壓之間的差值稱為過電壓，過電壓與電流的乘積即為電池充電過程不可逆的能量消耗也即產(chǎn)生的不可逆熱。其產(chǎn)熱率與電流成二次方關(guān)系。因而高倍率下，會產(chǎn)生大量的不可逆熱，給大容量電芯的散熱提出挑戰(zhàn)。注：?為總產(chǎn)熱率，q

????

為不可逆熱產(chǎn)熱率，q

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為可逆熱產(chǎn)熱率，I為電流

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?U為過電勢，T為反應溫度，?為熵熱系?T數(shù)，????為等效電芯內(nèi)阻負極是快充過程主要的產(chǎn)熱環(huán)節(jié)，也即快充過程的主要瓶頸。從總產(chǎn)熱率上來看，充電過程中超過95%的熱量都在正負極上生，而其中各時點產(chǎn)熱又以負極為主導。對于可逆熱，由于正極在充電各階段的熵熱系數(shù)都接近于零，因而負極主導了可逆熱的產(chǎn)生，在電池高速充電階段（20%70%SC）負極化學反應為放熱反應，這加劇了快充過程的產(chǎn)熱問題；對于不可逆熱，由于嵌鋰反應的阻力要顯著大于脫鋰反應，因而充電過程中負極的不可逆熱也要顯著大于正極，同時這也意味著負極是快充過程的主要限制環(huán)節(jié)。因此，要想實現(xiàn)電池超快充，需要改善電池充電過程的極化問題，關(guān)鍵在于對負極的離子遷移條件進行優(yōu)化。圖8：A電池正負極及全池熵熱系數(shù) 圖9：1C充電倍率下各時點10s-55s）總產(chǎn)熱率分布 《鋰離子電池在循環(huán)過程中的產(chǎn)熱研究——李奇》，

《磷酸鐵鋰電池充放電過程的電化學與熱特性研究——譚梅鮮》，圖10：1C充電倍率下電池逆熱分布曲線 圖11：1C充電倍率下電池可逆熱分布曲線《磷酸鐵鋰電池充放電過程的電化學與熱特性研究——譚梅鮮》，

《磷酸鐵鋰電池充放電過程的電化學與熱特性研究——譚梅鮮》，解決方案：包覆處理、材料改性、極片優(yōu)化、多面冷在電芯層面，目前兼顧能量密度與倍率性能對負極進行優(yōu)化的方案主要有三大類，一是包覆處理，在負極石墨表面上進行碳包覆或金屬包覆；二是材料改性，具體包括石墨的各項同性處理、二次造粒、表面蝕刻處理、微膨處理、摻雜改性等；三是極片尺度的設(shè)計優(yōu)化，包括對孔隙率分布的優(yōu)化以及對極片組分分布的優(yōu)化等。在CK層面，則需要更優(yōu)冷卻方案以滿足快充過程中短時、大量的散熱需求，保障電池系的安全穩(wěn)定。圖12：常見的負極快充改進案中國知網(wǎng)，中國粉體網(wǎng)，匯總整理表面碳覆：負極、供活點、加去溶化碳包覆是目前最常見的負極材料包覆改性措施，具體方法是以瀝青等作為包覆原料與石墨顆粒混合經(jīng)炭化在石墨表面形成無定型碳包覆。其主要作用有兩個方面：加快嵌鋰：石墨是層狀排布的二維結(jié)構(gòu)材料，鋰離子在石墨中的遷移具有高度的各向異性，鋰離子在垂直于石墨片層方向（基面）的擴散系數(shù)遠低于邊緣平面處（端面）。碳包覆可以在基面上提供嵌鋰活性位點，更快傳輸離子到達石墨端面，減弱石墨的各向異性。同時包覆層可以作為鋰離子和溶劑分子的篩分器，加速鋰離子的去溶劑化。保護負極：包覆層可以隔離電解液與石墨，避免快充過程中溶劑分子的共嵌入。從而減少不逆副反應的發(fā)生，抑制析鋰，降低快充對石墨材料的破壞。圖13：鋰離子在無包覆/有包石墨材料中嵌入模式對比《鋰離子電池快充石墨負極研究與應用——丁曉博》，目前包覆處理主要用于高端石墨負極，包覆材料與包覆工藝的不同均會對實際的包覆效果產(chǎn)生較大影響。對于包覆材料，所用瀝青的軟化點和含碳量對最終的包覆性能有很大影響，一般而言包覆材料的軟化點越高相應的結(jié)焦值越高，雜質(zhì)含量少，包覆所得的倍率性能越佳。因此，包覆材料存在一定的壁壘，高溫負極包覆材料相對更加高端。在包覆工藝方面，一般包括固相混料/液相浸漬、熔融包覆/蒸發(fā)溶劑、炭化等步驟，其選取的包覆方法、添加包覆材料的比例、以及炭化溫度等都會對最終的包覆效果產(chǎn)生顯著的影響，因此包覆工藝中的knww具有重要意義，對負極廠商的工藝能力提出了較高要求。圖14：不同軟化點瀝青包覆然石墨的倍率性能《不同軟化點瀝青對天然石墨包覆性能影響——王永邦》，圖15：不同包覆比例石墨的率性能 圖16：不同炭化溫度得到的包覆石墨的倍率性能《鋰離子電池球形石墨負極材料倍率性能研究—李紅菊》，

《鋰離子電池球形石墨負極材料倍率性能研—李紅菊》，各向同處理次造粒兼顧嵌入與實密度各向異性的石墨顆粒在涂布、輥壓的過程中容易形成平行于集流體的定向排列，使得鋰離子到達端面的距離變長，影響負極的倍率性能。因此，對石墨進行各向同性處理也是提高石墨負極倍率性能的重要手段之一。目前常見的石墨各向同性處理方法例如天然石墨的球形化處理工藝，以及人造石墨的二次造粒工藝。通過對石墨的各向同性處理，可以增加材料表面的活性點位，提高表面鋰離子的嵌入速度，提高快充性能。圖17：各向異性（左）與各同性（右）電極顆粒示意JorlfTheElectocmiclScit,二次造粒是目前高端人造石墨為了兼顧能量密度與倍率性能往往會采取的重要工序。其將石墨顆粒進行破碎后重聚成大顆粒，使得二次顆粒兼具大顆粒壓實密度高、容量大的優(yōu)點，以及小顆粒比表面積大鋰離子脫嵌通道多的優(yōu)點，同時提高二次顆粒的各向同性度，以兼顧能量密度和倍率性能。二次造粒的基本工藝是將石墨骨料粉碎獲得小顆粒的基材，并使用瀝青作為粘結(jié)劑，根據(jù)目標粒徑大小，在反應釜內(nèi)使小顆粒聚合成較大的顆粒。其工藝過程對配方、反應溫度都有較高的要求，具有一定的技術(shù)壁壘。圖18：一次顆粒人造石墨顆粒M照片 圖19：二次顆粒人造石墨M照片 《二次顆粒人造石墨負極材料的制備及儲鋰性能——郭明聰》，

《二次顆粒人造石墨負極材料的制備及儲鋰性——郭明聰》，表面多道處微膨處：從構(gòu)入手快嵌鋰表面多通道處理是通過堿蝕（例如H）在石墨晶體的表面形成可供鋰離子通過的空隙，以解石墨基面嵌鋰點位少的問題，通過這種方式可以增加嵌鋰點位，提高石墨的倍率性能。微膨處理則是用酸（例如2S4、N3）作為插層劑和氧化劑提高石墨晶體的層間距，以解決石墨化晶體層間距小嵌鋰速度慢的問題。表面多通道處理與微膨處理都是對提高石墨材料倍率性能非常具有潛力的手段，實驗表明二者對于高倍率下材料容量的提升效果可以與表面包覆處理相當，甚至優(yōu)于后者。相對于包覆和二次造粒，這兩種處理方式是在更加微觀的尺度上對石墨晶體結(jié)構(gòu)進行改性，其中試劑的選擇、作用時間等工藝條件對改性效果有重要影響，因此同樣考驗負極廠商的工藝能力。圖20：石墨的表面處理與微處理《鋰離子電池快充石墨負極研究與應用——丁曉博》，表4：不同處理方式石墨材料倍率容量對比處理方式倍率容量mh/g0.1C0.5C1C2C3C4C5C6C表面堿蝕人造石墨180165160110205人造石墨+碳包覆1801651601508255人造石墨+KOH堿蝕處理180177172170158130微膨處理球形天然石墨320.7212.8132.965.837.52521.7球形+固相法碳包覆371.2318.3240.4114.473.750.538.6球形+微膨處理359.9325.5235.2109.1705038《鋰離子電池球形石墨負極材料倍率性能研究——李紅菊》，《Chcteitinfritetcdithptssimhdroideaditsalictioninfst-cagalelitiumionbttis——JaeHunSimt.l》硅基負：提料克容，打量密度目前對石墨材料的元素摻雜處理一般可分為三類，一是摻雜、P等可以改變石墨材料結(jié)構(gòu)的元素，提高石墨的插鋰容量；二是摻雜u、i等金屬元素提高材料的電子導電性；三是摻雜、n等儲鋰活性物質(zhì)，與石墨材料復合，發(fā)揮二者的協(xié)同效應，目前最常見的就是硅基負極材料。實際上，硅材料并非天然的高倍率材料，硅基負極有助于快充的核心是可以利用硅遠大于石墨的克容量提高復合材料的整體容量，為倍率性能和能量密度的平衡提供空間。目前硅基負極的技術(shù)路線主要有硅碳和硅氧兩種，硅碳復合材料是指納米硅與石墨材料混合，硅氧復合則是通過在高溫下氣象沉淀硅與二氧化硅（Si2），使硅納米顆粒（2~5nm）均勻分散在二氧化硅介質(zhì)中制得氧化亞硅（SiO），再與碳復合制成。從平衡能量密度與倍率性能的視角出發(fā)，目前硅氧負極的綜合性能較好，其既能發(fā)揮硅的高容量優(yōu)勢，又能夠抑制硅的體積變化，Li+在SiO中具有更高的擴散度，表現(xiàn)出更好的倍率性能。硅基負極產(chǎn)業(yè)化難點主要在于其嵌鋰過程的體積膨脹所帶來的低壽命、導電差、首效低、容量衰減等問題，因此目前硅基負極的產(chǎn)業(yè)化往往需要搭配預鋰化、微觀結(jié)構(gòu)優(yōu)化等工藝，以及新型電劑、粘結(jié)劑、電解液的使用來進行，具有很高技術(shù)壁壘，這一點我們已在《硅基負極：新一代鋰電材料，市場化進程加速》中進行過討論，貝特瑞、杉杉、石大勝華等工藝能力領(lǐng)先的行業(yè)龍頭企業(yè)技術(shù)儲備優(yōu)勢明顯，產(chǎn)品性能優(yōu)秀。圖21：硅基負極產(chǎn)業(yè)化難點《硅碳負極材料的制備及預鋰化技術(shù)研究——孫瑞康，圖22：硅基負極材料端優(yōu)化線《基于表面改性制備硅基鋰離子電池負極材料及其儲鋰性能研究——林楊帆，極片設(shè)：優(yōu)隙率與分分實現(xiàn)倍性能量密的最大化在多孔電極中，電極的性能與固相導電顆粒組成的電子導電網(wǎng)絡(luò)，以及孔隙中的電解液構(gòu)成的液相離子傳輸網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān)，電極的倍率性能受到孔隙率、孔徑大小與分布、曲折度及電極組分分布等電極結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響。在電極與上述參數(shù)有關(guān)的設(shè)計中，存在著離子導電與電子導電的權(quán)衡，也存在著倍率性能與能量密度的權(quán)衡。例如大孔隙率有利于電解液浸潤極片，加快離子在孔隙中的傳導，但卻增大了電子在固體活性物質(zhì)中的傳導難度，同時大孔隙率也不利于增大極片容量，提高能量密度；再例如導電劑的添加有利于極片的電子導電能力，但卻有可能阻礙離子在孔隙的傳導，同時會攤薄活性物質(zhì)降低能量密度。對于充電過程的負極，其離子的傳導方向是從隔膜到集流體，電子傳導方向則是從集流體到隔膜，二者在傳導過程中不斷在負極活性物質(zhì)表面結(jié)合，因此，從集流體到隔膜方向上離子流密度由小變大，電子流密度由大變小。圖23：極片內(nèi)部電子與鋰離運動過程（左放電，右充電）鋰想生活，因此，根據(jù)離子與電子在極片中的傳導特性對極片中孔隙率、各組分的分布進行優(yōu)化設(shè)計是當前兼顧倍率性能與能量密度，提高性能的重要途徑之一。從集流體到電極表面孔隙率逐漸提升的電極不但能夠保證足夠的離子擴散速度，還能保證良好的電子傳導特性以及較大的能量密度，例如FC480超快充電池所采用的復合多孔電極技術(shù)，就是將原本均勻分布的孔隙率變?yōu)橛杉黧w到電極表面逐漸提高的孔隙率分布，從而同時實現(xiàn)更高的面密度和更好的動力學性能；同理在導電劑總含量不變的情況下，增加下層導電劑含量，減少上層導電劑含量，也可以獲得更好的電化學性能。極片的分層制備技術(shù)對電池廠商電芯制造的前段工藝提出了很高的要求，尤其是涂布方案的選擇、干燥溫度時間等參數(shù)的確定，都會對極片和最終電芯的性能和一致性產(chǎn)生很大的影響，因而具有較高壁壘。圖24：欣旺達FC80超快電池復合多孔電極技術(shù)欣旺達，圖25：下層含量多于上層的電劑梯度分布導電效果更佳《鋰離子電池用多孔電極結(jié)構(gòu)設(shè)計及制備技術(shù)進展——汪晨陽》，表5：負極快充解決方案匯總處理方式原理工藝及關(guān)鍵環(huán)節(jié)包改碳包覆加快嵌鋰：在基面上為鋰離子提供活性位點，高子導電性的涂層有利于更快輸送離子到達石墨端面，減弱石墨的各向異性；作為鋰離子和溶劑分的篩分器，加速鋰離子的去溶劑化。保護負極：隔離電解液與石墨，避免溶劑分子共入，減少不可逆副反應的發(fā)生、抑制析鋰，從而低快充的破壞。以瀝青為原料經(jīng)炭化在石墨表面形成無定碳包覆包覆瀝青的軟化點和含碳量會影響包覆層能，材料具有一定的技術(shù)壁壘包覆工藝僅高端石墨負極需要，實現(xiàn)較佳包覆均勻性和產(chǎn)品穩(wěn)定性需要一定的工藝累材料各向同性處理石墨是層狀排布的二維結(jié)構(gòu)材料，鋰離子在石墨的遷移具有高度的各向異性，鋰離子在垂直于石片層方向的擴散系數(shù)遠低于邊緣平面處。通過對石墨的各向同性處理，可以增加材料表面活性點位，提高表面鋰離子的嵌入速度，提高快性能。增加各向同性度的方法主要有球形化處理（天然石墨）、二次造粒（人造石墨）等藝二次造粒工藝難度高，對配方、反應溫度較高要求，具有一定壁壘改性二次造粒對單顆粒負極進行二次造粒工藝，可以使其兼具顆粒壓實密度高、容量大的優(yōu)點，和小顆粒比表積大鋰離子脫嵌通道多的特點，同時提高材料的向同性度，兼顧能量密度和倍率性能。二次造粒是將骨料粉碎獲得小顆?；模脼r青等作為粘結(jié)劑，根據(jù)目標粒徑大小在反應釜內(nèi)進行二次造粒造粒環(huán)節(jié)是負極的壁壘，二次造粒工藝難更高，對配方、溫度有高要求表面處理通過堿蝕（例如K）可以在石墨材料表面形成供鋰離子通過的孔隙，增加嵌鋰的點位，提高儲鋰能力試劑的選擇和操作工藝條件是改進的核心考驗負極廠商的工藝能力knowhow微膨處理通過插層處理（例如采用H2S4做插層劑，H3作為氧化劑）提高石墨的層間距，從而便鋰離子的嵌入和脫嵌儲鋰活性物質(zhì)摻雜（硅基負極）核心邏輯是利用硅遠大于石墨的克容量摻雜提高料整體克容量，為倍率與能量密度的平衡提供空需要搭配預鋰化、表面改性、導電劑、粘劑等技術(shù)、輔材，具有高壁壘摻硅需要配合導電劑（例如碳納米管）、粘合劑一是彌補硅導電性差的問題，二是束縛機構(gòu)緩解膨脹的問題碳納米管、粘合劑等屬于需求的新型輔材對電池企業(yè)輔料摻混的均勻度、分布的控能力有較高要求極優(yōu)孔隙率優(yōu)化從集流體到電極表面孔隙率逐漸提升的電極不但能夠保證足夠的離子擴散速度,還能保證良好的電子導特性對前段工藝（勻漿、涂布、輥壓、干燥等提出了較高要求組分分布優(yōu)化導電劑的垂直分布對電池性能有顯著影響,靠近集流體的下層導電劑含量高的極片性能更好中國知網(wǎng)，整理多面液：強熱，?？斐淙€(wěn)定快充過程電芯的大量產(chǎn)熱需要通過PACK層面的冷卻系統(tǒng)進行散熱以保障快充過程的安全穩(wěn)定常見的電池熱管理系統(tǒng)的冷卻方式主要分為以下三類：1）風冷：以低溫空氣為介質(zhì)，利用自然風或風機進行散熱，這一形式主要應用于早期的電動乘用車；2）間接液冷：設(shè)置冷卻板，通過冷卻板中液體流動帶走熱量；3）直接液冷（浸沒式）：將電池浸沒在冷卻液中進行冷卻，需避免短路，對系統(tǒng)的絕緣性要求較高。目前間接液冷是主流的冷卻方案。在高倍率快充的過程中，電芯短時間大量產(chǎn)熱，對散熱的要求更高。目前主流的間接液冷采用單面水冷板，這一形式往往難以滿足短時間大散熱量的要求，造成電芯上下溫差大，局部溫度高等問題。圖26：單面間接水冷實驗裝及溫度分布（3C倍率）《純電動汽車浸沒式液體冷卻電池包的模擬與實驗研究——郭豪文》，圖27：4C倍率下電池包最溫對比 圖28：4C倍率下電池包最溫差對比溫度0

無液冷 底面液冷℃ ℃ ℃ 環(huán)境溫度℃

溫度86420

無液冷 底面液冷℃ ℃ ℃ 環(huán)境溫度℃清華大學電池安全實驗室， 清華大學電池安全實驗室，目前針對快充電池系統(tǒng)，廠商往往采用多面水冷的設(shè)計增加換熱面數(shù)以獲得更好的換熱效果。例如寧德時代麒麟電池的彈性夾層水冷系統(tǒng)，水冷板從底部改為立式，置于電芯之間，使得換熱面積增大4倍；特斯拉則采用立式蛇形水冷板+上面水冷板的設(shè)計，實現(xiàn)多面液冷。此外欣旺達FC480電池、上汽魔方電池也均采用多面水冷技術(shù)以滿足散熱需求。多面液冷的設(shè)計考驗電池廠商的系統(tǒng)集成能力，同時也將增加對水冷板等部件的需求量。圖29：麒麟電池彈性夾層多冷卻寧德時代，圖30：特斯拉蛇形管水冷板汽車電子設(shè)計，投資建議下游產(chǎn)品方面，各電池廠商積極布局超快充技術(shù)，并且已有多款車型量產(chǎn)銷售。從當前各電池廠商發(fā)布的快充產(chǎn)品技術(shù)及配套已量產(chǎn)車型的性能來看，巨灣技研6C產(chǎn)品的裝車性能領(lǐng)先，寧德時代技術(shù)布局最為全面。從快充車型的量產(chǎn)和交付情況來看，2022年市場推出多款超充車型其中小鵬9交付量在9-12月迅速攀升，目前快充問題正得到關(guān)注和解決，23年快充車型有望放量。圖31：222年9-2月小鵬9交付量單位輛)0月 月 1月 月小鵬汽車，產(chǎn)業(yè)鏈供應方面，快充解決方案主要對產(chǎn)業(yè)鏈提出了三個方面的需求：第一，對負極材料廠商的研發(fā)、工藝能力提出了更高的要求。包覆處理、二次造粒、表面蝕刻、微膨處理、摻雜改性等方案均有較高的工藝壁壘，考驗負極廠商的工藝knowhow積累，建議關(guān)注具有高端負極材料工藝積累的頭部負極廠商璞泰來(603659，未評級)、貝特瑞(835185買)、杉杉股份(60084，未評級)。第二，對負極輔材、電池冷卻系統(tǒng)提出了新需求。例如包覆工藝對于高性能（高軟化點）包覆材料的需求，硅基負極對于碳納米管等新型導電劑、粘結(jié)劑的需求，ACK對于水冷板的增量需求。建議關(guān)注包覆材料、新型導電劑、液冷板領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，信德新材(30139，未評級)、天奈科技(68816，未評級)、銀輪(00216，買入)（