Part.1
高压快充背景
近年来,随着全球新能源汽车的快速变革,以及电车电池技术、汽车轻量化技术的快速发展,电动车续航里程得到了很大的提升。但充电慢、充电难的“补能焦虑”依旧制约着电动车的发展。现有的充电技术需要等待40分钟甚至更久,“充电1小时,排队4小时”也成为一种囧态,所以提高补能效率是新能源汽车未来发展的关键。当前,市场关注的800V高压系统+超级快充,可以实现充电10分钟续航300公里,能有效解决补能焦虑,有望成为快充主流路线。
Part.2
高压快充产业链
当前市场热点800V高压快充,共有3种实现方式:
纯800V电压平台:将电池包、电机以及充电接口均达到800V,纯800V电压平台,优势在于提升能量转换效率以及整车的动力;劣势在于电驱的功率芯片需要用sic全面替代IGBT,成本较高。
双400V电池组串并联组合:利用电池管理系统将电池组在串联、并联之间转换,充电时,两个电池组串联成800V平台高电压快充;放电时,两个电池组并联成400V平台供汽车运行时使用。
纯800V电压平台+额外DCDC:整车搭载一个800V电池组,在电池组和其他高压部件之间增加一个额外的DCDC将800V电压降至400V,车上其他高压部件采用400V电压平台,缺点是会增加整车重量。
中国电池高压快充上游包括充电桩设备零部件、高压快充材料端以及相关零部件;中游分别为直流充电桩、快充型动力电池、高电压平台;下游应用于新能源汽车充电。
2.1 产业链上游
(1)碳化硅功率器件
高压快充的电压系统对功率半导体要求很高,所以为了满足800V高压平台,需要把原先的硅基IGBT切换成碳化硅材料(sic),因碳化硅为材料做出的功率半导体耐高压,耐高温,热损耗低。 因新能源汽车及光伏领域需求量的高速增长,2024年全球sic功率半导体市场规模预计将达26亿美元,年均复合增长率达到24%,产业链将迎来较快发展。
(2)负极材料
由于动力电池快充需求的扩大,加速负极材料的产业化趋势。目前硅基负极的发展处于初期,未来趋势将不断扩大。2020年出货量达0.9万吨,同比增长143.24%。
2.2产业链中游
(1)公共充电桩
近年来,全国充电桩数量一直保持快速增长。2021年中国公共充电桩数量为47万台,同比增长52.1%。2022年公共充电桩达76.8万台。随着动力电池快充需求提升,公共快充桩占比也稳步提升。2017-2020年全球公共快充桩占比整体成长稳步提升的趋势。提高电动车充电速度是行业发展趋势,未来快充桩占比仍有望逐步提高。
(2)快充型电池
目前快充动力电池主要由两个材料构成:磷酸铁锂电池与钛酸锂电池。
磷酸铁锂电池方面,从出货量看,2021年磷酸铁锂电池的出货量呈现大幅增长,出货量达117.10GW,同比增长404.74%。2022年出货量增长至225.42GW。
钛酸锂电池:钛酸锂离子电池虽然倍率性能较差,能量密度不够高,但充电速度快。随着其价格成本合理,充电设施配套得到改善,未来钛酸锂离子电池在锂电池领域占据重要的低位。
2.3 下游:新能源汽车及主要运营商
(1)新能源汽车
国内外企业纷纷跟进800V架构,超级快充将是大势所趋。2019年,保时捷生产全球首款800V高压平台的车型,30分钟内电量可从5%充到80%。当下高压快充路受到国内外很多车企青睐,现代、比亚迪、吉利等相继发布800V平台。蔚来汽车正在发布的800V高压平台电池包及配套换电站也在向全行业开放。理想纯电动车的快充技术,目前在实验室条件下可以做到充电10分钟续航400公里的成绩。随着车企的800V布局加速,到2025年,800V高压架构车型渗透率将达到15%,全球800V架构新能源汽车销售量达到370万辆。
(2)主要运营商
充电运营企业市场较为集中,截止2021年底,全国充电企业所运营充电桩数量超过1万台的共有13家,星星充电、特来电和国家电网分别运营25.7万台、25.2万台和19.6万台,位列前三。
Part.3
充电桩行业发展趋势
高压快充已成为补能技术演进新趋势,有望为充电桩行业发展带来新机遇。随着整车带电量和续航里程提升,充电便利性成为制约电动车使用体验提升的一大因素。从实践来看,高压快充可兼顾降低能耗、提高续航、减少重量、节省空间等优点,能够在更宽范围内实现最大功率充电,更能匹配未来快充需求,成为未来发展的必然趋势。
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