2024年再辩快充电池技术路线

快充作为锂电池迭代的确定性趋势之一，正处于技术突破与量产的关键时期。

GGII数据显示，截至2024年6月，新能源汽车市场中1C及以下车型占比超55%；2-3C车型占比超40%，3C以上车型占比不及5%。快充电池正处于初步放量阶段。

从近两年发布的产品来看，各大电池企业在4C及以上快充电池已有成熟布局，并逐渐通过磷酸铁锂体系推进量产。

宁德时代神行系列是4C快充量产的代表产品，其中神行PLUS基于铁锂体系，已实现4C快充、超200Wh/kg能量密度与1000km长续航的综合高性能。蜂巢短刀系列电池、国轩G刻电池等均已支持5C快充。吉利作为车企自研电池的代表，也推出了金砖短刀、神盾短刀两款铁锂超快充电池产品，后者在保留3C以上快充倍率的同时，将能量密度提高至192Wh/kg，实现快充与能量密度的兼顾。

欣旺达、亿纬锂能、巨湾技研等企业已公开6C快充技术，市场消息显示宁德时代、比亚迪或于下半年推出6C电池。6C电池正成为动力电池企业的开发重点，锂电产业链上下游也在加紧备战6C电池量产。

电池技术在经历创新与迭代后走向商业化，始终围绕锂电行业对“低成本与高性能兼得”的追求。具体来说，如何在保持快充性能的同时控制成本，是当前行业面临的主要挑战。

材料：低成本、高能量密度与高快充倍率如何兼得？

在磷酸铁锂电池装车渗透率超过70%的趋势下，快充电池材料选择首先聚焦于正极采用三元还是铁锂。

三元快充是否会价格过高，铁锂快充能否满足续航等高性能要求，这取决于电池厂商如何寻找快充电池的下游应用场景，以及如何处理“能量密度与快充倍率”这对矛盾。

在第十七届高工锂电池产业峰会上，巨湾技研总裁裴锋博士认为，三元体系对超快充更为友好，从测试结果来看可支持6C甚至8C超快充，且能量密度高。价格仅较常规三元电池高5%-8%，随着生产放量有望进一步降低。

据其总结，铁锂快充电池普遍面临两个问题：一是能量密度不够，难以满足《节能与新能源汽车技术路线图2.0》对2025年快充电池能量密度＞225Wh/kg、2030年平均水平220-240Wh/kg的要求；二是倍率性能存在瓶颈，磷酸铁锂材料导电性较差，其在超快充上的“极限”表现为3C平均倍率。

据高工锂电观察，目前发布的铁锂快充电池产品，部分单体能量密度已超过200Wh/kg；结合成组效率的提高，系统能量密度同样超过190Wh/kg，最终支持千公里续航。

如宁德时代上半年发布的神行电池PLUS版本，系统能量密度达205Wh/kg，较主流磷酸铁锂电池系统的150-160Wh/kg提高30%，亦高于大部分三元电池的190Wh/kg系统能量密度。

国轩高科工研总院副院长曹勇博士则表示，铁锂快充电池的能量密度可通过提高正极压实密度、设计厚电极等措施实现，并结合新型导电剂的使用，提高导电性。当前业内已实现压实密度高达2.65g/cc的铁锂正极量产，并进一步开发压实密度为2.8g/cc的铁锂正极。

曹勇还认为，从热管理的角度来看，三元快充电池包冷却成本更高，而铁锂快充电池包可仅采用常规底部冷却、并满足性能及寿命的要求，可靠性高、工艺成熟、成本可控，因此更具备主流优势。

据其透露，为快充电池留下安全冗余十分重要，电池厂家会倾向于采用可支持5C以上的材料体系，去设计4C快充电池以提高安全性。快充电池的核心问题在于产热量的控制。

中兴新材副总经理张辉则表示，干法隔膜搭配磷酸铁锂，有望在快充电池中打开更多的应用边界。一方面，考虑到安全问题，三元材料在快充电池中的设计会更为保守，而铁锂可能会做得更“极端”些。另一方面，里程焦虑在续航达到一定程度后便会消失，因此铁锂快充电池仍有非常大的可能性。

对于快充电池来说，隔膜的重要作用体现在析液保液，最终促进电池循环寿命的增长。隔膜与添加剂进行结合，或者提高保液能力之后，可将快充循环次数提高至八百周甚至一千周。

形态：短刀、大圆柱大放光彩

随着快充电池新品数量增加，其电芯结构也呈现差异。

在主流的方形电芯之外，软包、大圆柱、刀片（长刀、短刀）等电芯结构亦被选择。大圆柱形态被中创新航、亿纬锂能等选择，刀片形态则被蜂巢、国轩，以及吉利、广汽等自研电芯自主机厂选择。

在第十七届高工锂电池产业峰会上多家企业指出，短刀形态叠加双侧出极耳，正被越来越多地采用。

巨湾技研表示，在经历了对圆柱、方形、软包等电池形态的试验后，最终选择了叠片形态。叠片尺寸不能太长，300mm的规格“是最友好的”，结合三元体系可以支撑6C甚至8C，双侧出极耳因为电流大且均匀。

国轩高科则表示，更大尺寸的电芯如200Ah、300Ah，不适合快充。温升和热管理角度看，短电芯带来更低温升。从800V高压系统看，100kWh电池包、单体电芯容量140-150Ah便可满足高电压要求，并非越大越好。

此外，基于L200300600电芯的仿真和试验结果显示，L200电芯温升表现更低，更适用于快充设计。若想实现4C、5C以上快充，电芯尺寸最好不超过300，并结合双侧出极耳。

曹勇还指出，快充电池技术突破“7分靠材料、3分靠制造”。例如，磷酸铁锂压实将向2.7-2.8g/cc方向发展，辊压技术需要满足新的需求。

大圆柱形态运用于快充电池，优势则在于直流内阻低，当前领先水平已实现1.8毫欧的直流内阻，意味着更高倍率。安全性方面，大圆柱电池单体容量小，热失控时释放能量小，对周边电池热蔓延相对可控，使用过程中膨胀均匀形变量小。

比克电池车电创新工艺部部长许严博士表示，大圆柱形态的高充放倍率电池，可满足eVTOL厂家对内阻和安全性的要求，其在eVTOL场景中的应用值得关注。

随着2C以上快充动力电池实现初步放量，快充向更高倍率发展，其下游应用也在不断拓展。随着本月宁德时代发布天行商用车快充电池，蜂巢发布4C混动短刀电芯“800V混动三元龙鳞甲”，快充电池技术进展将在更多场景中验证。