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电池及电气系统超快充开始量产,快充应用扩大

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近几年快充应用加快,3-4C快充下沉到10-15万元车型,5C以上快充也开始进入规模应用。近期,比亚迪还推出了1000kW超充。目前超快充仍然沿用石墨负极体系,不过二次造粒、碳化包覆难度更高。同时,伴随快充的是普遍进一步高电压化,高电压有望提升充电桩(模组)、OBC/DCDC的壁垒与价值量,也推动碳化硅加快代IGBT。

摘要

快充快速应用。过去几年,新能源车在经过了续航装备竞赛之后,开始更关注快充能力提升。24年快充基本都是15万元以上车型,主要支持3-4C快充,而25年随着比亚迪汉L/唐L,小鹏G6/G9改款,理想i8等5C以上超快充车型的推出,主流快充能力将进一步升级。快充价格也在下探,24年底,领克Z20将4.5C快充方案下探到10-15万元级别。25年2月宁德配套华为装车增混6C/纯电5C电池,25年3月,比亚迪推出1000kW超充,电池甚至能支持10C快充。

快充推动负极企业产品升级。新能源车快充给锂电池材料等体系带来挑战,特别是负极环节。不过目前5C快充负极可能仍然主要延续石墨体系,但通过二次造粒、碳化包覆等改性措施带来了性能提升。24年众多电池企业纷纷推出6C快充电池,负极公司纷纷推出倍率性能更高的石墨负极,部分公司反馈25年快充负极出货量可达50%以上,盈利也更好,预计快充占比高的公司会受益。同时,新一代CVD硅碳负极在消费电池开始规模应用,能量密度和快充性能都有了显著提升,未来其成本有效降低后有望在车端规模应用。此外,全极耳等工艺结构创新,也为电池快充能力提升提供了选择。

高电压化成为趋势,充电环节要求提升,碳化硅器件加快应用。伴随快充应用,高电压化趋势加快,2024年1-10月800V平台渗透率不到10%,25年有望至30%以上。一方面,充电桩需要高压、大功率以匹配快/超充,2024年以来新建1000V直流充电桩占比已达8成以上;同时,也推动车载OBC相应升级,OBC功率从传统400V的3.3kW/6.6kW跃升至11kW/22kW。在核心器件方面,快充应用也将碳化硅的普及。

推荐与关注:

负极材料:***

充电桩:***

OBC与车载充电***

风险提示:下游需求不及预期、产品价格持续下降、技术进步不及预期

一、快充应用下沉,5C以上快充开始规模化应用

电池厂集中推出5C以上快充电池。早在2022年,宁德时代就发布了CTP3.0麒麟电池,具备4C快充能力;2024年发布4C磷酸铁锂神行超充电池;2025年装车增混6C/纯电5C电池。比亚迪早在2015年便应用了800V平台,25年3月发布超级e平台,实现兆瓦闪充,峰值快充能力可达10C。24年4月,欣旺达发布全新闪充电池3.0,充电峰值倍率达6C,10分钟充电至80%SOC。24年6月,亿纬锂能发布了硅基时代下的大圆柱超快充技术,支持6C快充,可实现充电6分钟,增程500公里。

整车厂快充布局升级。2024年,理想首款纯电MPV车型Mega上市,采用800V汽车平台,搭配宁德时代5C麒麟电池;2025年7月,理想还将推出纯电SUV车型i8,同样搭载800V平台,支持5C快充。小鹏汽车在2023-2024年推出的G6、P7+车型采用800V高压碳化硅平台与3C快充电芯,2025年2月推出的G6/G9改款则标配5C快充。2025年2月,宁德时代联合华为发布尊界S800,搭载增混6C/纯电5C电池;上汽通用也宣布将与宁德时代共同研发的6C纯电铁锂电池应用于相应车型。25年3月,比亚迪也宣布将在汉L、唐L上搭载1000kW快充,实现充电5min续航400km。

快充进一步下探到10-15万元级别车型。快充技术分为大电流和高电压方案,由于大电流在充电过程中的系统发热导致效率下降,业界提升快充主要通过提升电压平台的方法,但大电流充电也在发展。2024年1-10月,800V快充平台渗透率不到10%,主要集中于15万以上车型。大电流方面,2024年12月领克发布领克Z20车型,基于400V平台,支持4.5C快充,定价13.59万元,近期销量快速上升。由于新能源车10万元以上销量占近8成,其中10-20万车型占近5成,快充应用的价格下探有望带动渗透率的快速提升,预计25年高电压快充渗透率有望达3成以上。

二、快充负极逐步普及,包覆材料用量有望增加

电池快充性能主要取决于负极材料。在充电条件下,负极作为锂离子的接受体,需要具备快速接纳大量锂离子的嵌入能力。普通负极材料生产流程主要分为预处理、造粒、石墨化、球磨筛分几个步骤。为提升负极的快充性能,通过二次造粒、包覆、炭化(二次包覆)等步骤提升负极的倍率性能,从而满足4C及以上的快充需求。

最开始紫宸(璞泰来)率先在高端人造石墨负极产品上运用,是其核心knowhow之一。之后中科电气在焦配比上取得突破,更为便宜的石油焦的用量占比更多,再次降低了快充负极的成本,目前快充负极产品已经较为普及,基本可以适用于4C,甚至更高的倍率性能需求。目前5C以上负极产品占比正在逐步提升,部分负极厂反馈25年快充负极占比已提升至50%,快充产品相较于普通产品盈利也更有优势。

包覆材料用量有望增加。从材料体系上看,快充负极相较于之前的产品变化不大,在包覆材料的选择上主要采用沥青包覆,通过在石墨表面包覆一层沥青,可以提高石墨材料的振实密度,减少了材料的比表面积,并同时改善了材料与电解液的相容性。在充放电循环过程中,锂离子可以插入,电解液大分子不能插入,有效降低了溶剂化锂离子的共插入对负极造成的破坏。除沥青包覆以外,还有以乙炔或甲烷为碳源用 CVD 法做碳包覆;也可用液相法,使均匀包覆在负极材料表面的聚合物本身碳化,完成碳包覆。但从成本端看,沥青包覆性价比明显优于其他方案,为当前主流。包覆材料质量大约占负极材料的 5%-15%。随着后续行业对于快充性能需求的进一步提升,负极对包覆材料的用量会有一定增长,据产业反馈每增长1C,提升3%-5%的添加比例。

信德新材为国内唯一一家上市的包覆材料企业,由于近两年价格竞争激烈,后排厂商纷纷退出,海外吕特格1-2万吨,国内明强0.5万吨产能均因亏损于退出,经历几年的格局出清,公司当前有效产能达8万吨,市占率超过50%,近期也在与下游客户商议价格上涨,2025年盈利有望逐步回暖。

硅基负极在能量密度和快充方面都有更好的表现。相较于石墨372 mAh/g的克容量,硅的理论容量超其10倍,高达4200mAh/g。这使得在石墨负极中掺硅后,材料克容量会随硅含量迅速上升。在掺入一定比例硅的基础上,再将负极材料粒径细化,材料的锂离子嵌入活性位点和扩散通道也会相对较多,这使得硅基负极在克容量较高的同时,也能满足快充所需的倍率性能要求。

新一代CVD硅碳成为硅基负极发展方向。新一代的CVD硅碳负极大幅改善了膨胀力、首效、循环性能等问题,已经在消费电池领域批量应用。目前材料成本偏高,未来随着成本的下降,车端也有望大量应用。目前海外企业Group14已向全球100多家电动车消费电子电池制造客户完成了发货,是行业领先的硅碳负极供应商。国内技术差距正在逐步缩小,兰溪至德、天目先导等企业通过自研生产设备、快速迭代产品,也已实现了稳定的出货。

三、高压化带动充电桩和OBC升级

1000V直流充电桩占比快速上升。早期充电桩建设以500V为主,近年来随着快充要求的提高,750V以上占比快速提升。2024年以来,新建1000V充电桩占比已超8成,未来基建端对于快充的支持将更为坚实。

OBC(On Board Charger,车载充电器)是交流充电的必需部件,可将充电桩供给的交流电转换为直流电给动力电池充电。OBC具备为新能源汽车动力电池自动、安全充电的能力,其根据电池管理系统(BMS)提供的数据,能动态调节充电电流或电压参数,执行充电动作。

800V高压平台推动OBC功率提升与材料革新。为适应大容量电池和快充需求,OBC功率从传统的3.3kW/6.6kW跃升至11kW/22kW,同时碳化硅(SiC)器件凭借高耐压(1200V)、低损耗和高频特性,逐步替代硅基IGBT,成为关键组件。三相11kW OBC的DC/DC输入级已普遍采用SiC MOSFET,结合高频化的MHz级开关设计,显著缩小无源元件体积并提升功率密度。此外,双向充放电功能(V2L/V2X)的强化要求OBC采用双向PFC和CLLC谐振拓扑,进一步优化能量转换效率。

轻量化与降本推动OBC加速集成化演进。通过将OBC、DC/DC变换器和PDU整合为多合一CDU(Conversion & Distribution Unit)系统,可支持350V-850V宽电压范围,减少线束复杂度并降低单车成本,目前“二合⼀”、“三合⼀”总成已成为全球主流技术。与此同时,800V高压环境对安全性提出更高要求,OBC内部元件耐压等级需从650V提升至900V/1200V,并重新设计电磁兼容方案,例如采用隔离驱动技术以抑制高压电磁干扰风险。高频高功率运行导致发热量激增,也需依赖液冷模块和SiC的优异导热性能优化散热结构。未来,随着SiC成本下降及GaN技术成熟,OBC的功率密度和效率有望进一步提升,支撑电动汽车快充普及和能源双向流动场景的规模化落地。

800V也给第三方车载电源企业带来了更高壁垒。威迈斯、富特科技、欣锐科技、英博尔等第三方车载电源企业积极布局800V平台电源,份额有所提升。威迈斯作为第三方车载电源龙头企业,其800V集成产品已获小鹏、理想、岚图等车企定点,并配套比亚迪多款车型。同时公司布局液冷超充模块,已向极氪、理想供货,高毛利业务有望成为第二增长曲线。富特科技开拓了广汽集团、长城汽车、蔚来汽车、小米汽车等主流公司,配套了埃安系列,小鹏P7i、小米SU7等多款市场热门车型,公司800V产品已实现量产使用。欣锐科技为小鹏P7、G6等800V车型供应三合一集成电源,覆盖3.3kW至6.6kW功率段,并支持 “九合一” 深度集成(动力电池+高压电控),已进入比亚迪、现代等车企供应链。

风险提示

1、下游需求不及预期:如果受到电网支撑能力不够、产业政策变化、渗透率瓶颈等因素影响,可能导致新能源汽车快充进度出现波动。

2、原材料价格波动:若上游原材料价格大幅波动,可能导致中游材料、电池企业承受较大的经营压力。

3、出现颠覆式新技术:复合集流体、锂金属负极、钠电池等新技术仍处于快速迭代期,若取得突破可能使得行业发生较大颠覆。

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