新能源汽车快充行业分析跨越鸿沟，快充趋势渐起

　　（报告出品方作者：东北证券，周颖）1。快充技术成为新能车发展的方向
　　1。1。从创新扩散理论出发，快充是国内市场新能车产品迭代重要方向
　　功能稳定的实用型产品是吸引早期多数消费群体提高渗透率的重要方向。1962年，美国社会学家罗杰斯发表报告《创新与普及》，提出创新扩散理论，解释新事物的传播规律，他把社会上的消费者分为五类：创新者innovator；早期接受者earlyadopter；早期多数earlymajority；晚期多数latemajority；落后者laggards。创新者愿意花很多钱和时间主动积极探索尝试新产品，通常为最早期接纳新产品或新观点的人群，这些人占市场总人口的2。53；早期接受者不如创新者激进，但对新科技新产品心态开放，决策基础在于新产品是否带来利益，并依据自己的情况做出独立判断，此类人群占消费者群体的13。514；
　　早期多数较保守，通常在看到市场中已有一定人群购买新产品并证明实用性后才会选择购买，他们对产品早期的存在的功能瑕疵容忍度较差，这类群体占比约34；晚期多数和早期多数相比更加保守，他们要等到技术标准非常明确建立，生态应用，技术支持，基础设施都成熟后，才会购买新产品，他们占消费群体的比例大约34左右；落后者消费习惯极端保守，厌恶改变，通常最晚接受新产品，这类人群占比约16。
　　GeoffreyA。Moore在1991年提出由于创新者和早期接受者的决策基础完全不同，因此这两类群体之间存在较大的鸿沟theChasm，跨越此鸿沟后的企业将会成为行业标准，进而加速产品的非线性传播扩散，他认为早期接受者认为产品将会是具备技术颠覆性的，而早期多数则认为产品应该是改进式的，即对自己的习惯影响不大。因此不同于早期对新技术的追求，功能稳定的实用型产品会成为新产品进一步提高市占率的重要发展方向。
　　国内新能源汽车渗透率超30，为进一步提升渗透率，后续产品将围绕解决早期产品痛点。根据乘联会数据，2022年111月，我国新能车国内新能车渗透率由18。3逐步提升至35。8，其中纯电车型渗透率由13。38提升至27。73，目前阶段位于加速渗透阶段（550）中间点，根据创新扩散理论，新能源汽车作为新产品已经被国内创新者和早期接受者（合计占人群比例约16）群体中广泛接受，现阶段需要吸引EarlyMajority群体做出购买决策，跨越早期接受者和早期多数之间的鸿沟。为进一步提升早期产品的实用性，车企应围绕车辆基础功能进行非连续创新。续航里程和补能速度是早期产品面临的两大痛点，目前续航里程通过提高能量密度的问题已经解决，通过快充功能提高补能速度的趋势成为车企发力方向。
　　1。2。车企近年陆续发布快充平台
　　快充车型自2021年以来陆续发布，20222023年迎大规模量产。目前已搭载800V快充的车型超过7款，作为业内最早采用800V高电压平台的车型，海外车企保时捷早在2019年即推出800V车型taycan，最大充电功率达270kW，可在22。5分钟将93。4kWh电池电量由5充至80；同年广汽AionVPlus上市，现代Ioniq5于2021年在海外首发上市，预计2023年在国内量产交付，其他车企高压快充车型发布及量产主要集中在20222023年。极狐阿尔法SHi版2022年5月上市，小鹏G92022年9月上市，小鹏G9配备三元锂电池，续航里程超过700km。在充电方面，采用800V高压快充技术，充电5分钟，续航200km。路特斯基于EPA平台打造的800V快充车型eletre于2022年10月正式上市，奥迪GSetronGT于2022年底上市。
　　提高充电电压可以大幅节省充电时间。同时有通过提升电流加快充电时间的大电流方案，此方案对于充电枪、线缆以及电池核心部件等会产生较高的热损失，目前主流充电枪的最大电流限制500A，所能达到的充电功率大约为200kW，目前车企普遍使用400V电压系统，250A电流，达到100kW的充电功率，按单车带电量50kWh计算，电池由30SOC充电至80SOC需要30分钟，800V高压可以达到300500kW的充电功率，仅需610分钟就能迅速补能。依靠提升电流提高功率的路径存在上限，因此多数企业选择通过提高电压提高充电功率。
　　海外高压快充车型上市后次年销量攀升明显。根据保时捷taycan全球销量数据，在2019年量产上市后2020年销量逐季增加，2021年，保时捷总销量301915台，同比增长11，其中Taycan家族全球销量41296辆，同比增长106，占整体销量13。7。现代Ioniq5在2021年4月上市后当年销量约65906台，截止2022年11月，此车型全球销量89416台，在北美补贴法案之外仍保持正增长。
　　国内快充车型于2022年集中量产上市，预计2023年销售开启放量。广汽埃安V是国内较早发布量产800V快充的车型，2020年埃安V批发销量11173辆，2021年15825辆，同比增长41。63，2022年截止11月批发销量30097辆，同比增长118。其他车型预计将于2023年开启放量。
　　预计20232025年国内快充车型在整体新能源汽车渗透率达7。3413。9516。22。根据创新扩散理论，30渗透率后解决现有产品痛点的具备实用特性的产品有望进一步提高电动化渗透率。根据现有车型及售价，预计国内快充车型主要为BC级车，由于B级电动化渗透率加速时间点早于其他车型，C级车型对性能指标要求更高，因此配备快充功能的车型占比更高，预计B级快充车型20232025年占B级电动车比例为306080；C级快充车型20232025年占C级电动车比例为60100100。据此20232025年快充车型销量为67。2165228万辆，在中国整体新能车中渗透率分别为7。3413。9516。22。2。基础设施充电桩先行
　　2。1。车企为推快充车型率先自建充电桩
　　国内车桩比提升但公共直流充电桩保有量仍较低。跟据中国充电联盟数据，新能源汽车充电车桩比达到3：1时可以基本满足新能源车充电需求。截至2022年H1，我国公共充电桩保有量152。8万台，其中直流充电桩66。5万台、交流充电桩86。3万台。到2022年中预计新能源车保有量约1001万辆，公桩车桩比为6：1，截止2022H1中国私桩保有量为239万台，私桩车桩比为4。18：1，随着新能车渗透率快速提升，2022H1整体车桩比为2。46：1。车企选择自建快充桩以支持旗下快充车型销售。支持快充的车型充电峰值功率基本在200kW以上，目前国内公共直流充电桩的最大功率基本仅支持120kW，快充车辆在使用现有公共直流快充桩充电也仅能将充电桩功率发挥至最大，无法发挥快充车型的充电速率优势。
　　针对充电布局，2022年Q3，小鹏针对G9订单前10名城市，集中建设S4超快充站点，到2023年，将在重点城市，核心高速沿线上用S4场站提供补能，预计到2025年，除当前的1000座自营充电站之外，有望再建设2000个小鹏超快充站，目前单个站点配备4个快充桩，功率480kW在不同桩之间进行智能分配。广汽埃安2021年发布最高充电功率为480kW的快充桩，预计到2025年，将会在全国300个城市建设2000座超充站。蔚来在12月正式发布了500kW超快充桩，最大电流660A，支持大功率充电，400V车型最快仅20分钟，800V车型最快12分钟从10充至80。
　　2。2。液冷充电枪渗透率有望提升
　　液冷是解决大功率充电的优异方案。大功率充电桩电源的设计和生产国内外已不存在技术问题，需要解决由大功率充电桩电源到充电枪的线缆连接。国内和欧洲标准直流充电枪连接的电缆主要有35平方毫米软体导线和50平方毫米软体导线，分别可承载125A及160A电流，若将充电功率提升至240kW360kW，在充电电压400V800V条件下，需要承载的电流为300A600A，使用目前线径电缆会出现温度过高损害充电装置的电子元件导致无法工作的问题，严重时会产生起火事故，而加大线缆线径理论可行，但实际中因为加大软体导线截面，会导致体积过大而不符合人体工程。
　　现有《电动汽车传导充电用连接装置》（GBT202342015）定义的最大充电电流等级为250A，主要原因在于超过250A后更大的截面积的导体重量无法在实际操作中应用。液冷是一种解决此问题的优异方案，通过对线缆的软体导线和欧标直流充电枪插孔式液冷段子通入循环流动的冷却液，软体导线和插孔式液冷端子在充电过程中产生的热即可由循环流动的冷却液带走，同时线缆的体积较干式电缆不会增大，可以满足人体工程的要求。
　　我国高功率快充桩渗透率仍较低。2021年充电桩运营商中特来电、星星充电、国家电网分别以23。9、21。9、21。3市占率位居前三。从2022年国网快充桩招标结构来看，80kW和160kW功率充电桩占主要份额，其中240kW及以上功率充电桩占比仅为5，我国高功率快充桩渗透率仍较低。液冷充电枪线成本占比较高，快充电桩2025年迎千亿市场空间。根据公开信息，充电桩均价约为0。4元W，推算240kW快充桩价格约9。6万元，根据日丰股份发布会中的液冷充电枪线价格2万元套，推算液冷充电枪成本约占充电桩成本21，成为仅次于充电模块的成本最高组件。预计随着新能源快充车型保有量提升，2025年我国高功率快充桩市场空间约1334亿元。3。不同车企升压方案下三电系统变化存在差异
　　3。1。全车800V方案成技术趋势，目前升压方案各有差异
　　汽车电气架构主要涉及包括电驱、电控、电池在内的三电系统。通过充电接口，交流电经过车载充电机（OBC）转化为直流电，通过电源分配单元（PDU）将电分配给电池或通过DCDC转换器降压给其他车身电器设备用电，电池电源进一步通过电机控制器（MCU）驱动电机将电能转化成机械能。
　　从400V过渡到800V的高压架构，通常有6种不同方案。主要有两种设计思路：第一种是将电池系统设计成能同时满足400V和800V的电池系统，其他部件选择400V或800V；第二种使用升压模块外搭电气电路进行升压。通过串联400V电池进行升压的方案，动力电池需要特殊设计，难点在于电池并环流的潜在问题。串联两个400V电池，其余部件全系800V，通过改变电池的设计，400V和800V灵活输出，或通过新增切换继电器灵活输出400V和800V。
　　若新增升压模块外搭电气电路，即将电池设计为800V，其余部件不改动，整车的交流充电、电驱、高压部件均为400V，新增400V800V的DCDC兼容400V直流充电。或者所有高压部件均为800V，采用驱动复用方案，不需要增加额外的DCDC。比亚迪和现代EGMP平台采用Boost升压电路升压，不需要额外的升压模块，车载部件全系800V，电驱升压兼容400V。由于充电过程中，不需要驱动，比亚迪采用复用后桥电机控制器中的功率器件的模式，用在400V800升压DCDC中，可以在300750V电压范围内进行直流快充。
　　目前车企主要采用增加DCDC升压或驱动复用升压方案。由于通过并联400V电池形成灵活输出400V和800V需要对电池进行重新设计，新增继电器等元器件，因此车企主要采用新增DCDC升压模块或利用Boost电路升压，通过外接800V储能电容，兼容400V充电设施。比亚迪和现代采用驱动升压方案，现代高压车型Ioniq5电气架构采用后驱五合一，将车载电源和永磁同步电机集成在一起，通过动力电机逆变器将400V升压至800V。保时捷主要新增高压转换器，核心是充电泵，外部的直流电压输入以后，进入主EMI的滤波器，然后连接直流电容，配合IGBT模块（开关和二极管）后可以进行升压动作。
　　从电气架构选择角度，800V电机匹配800V逆变器有助于提高电转化效率。800V电机可以提高电机功率密度，800V逆变器搭配800V电机效率最高。从电机角度看，800V电机存在强机械应力和设计复杂性增加的劣势，但电磁性能得到改善，800V电机有利于提高电机功率密度。从逆变器的角度来看，在800V电池和800V电机之间使用的逆变器将具有更高的效率、更好的THD、更低的直流支撑电容器尺寸和成本。与之相对，运行400V电机的800V逆变器具有最高的总传导损耗、最高的开关损耗和最高的总功率损耗。由于相电流减半，运行800V电机的800V逆变器的最低传导损耗。根据不同逆变器对输入电容器的要求，驱动800V电机的800V逆变器需要最少的电容来执行相同的滤波效果。
　　车载电源集成化趋势和大功率高频率趋势叠加。车载电源供应商主要配合车企进行产品配套研发，产品体积空间、设计、性能指标定制化属性较强，近年来随着车企轻量化、大功率、高频率要求的提升，车载电源逐步从分立器件向二合一、三合一及与驱动集成为五合一的集成产品发展。集成产品较单独车载电源单车价值量有所下降，但车型电气架构提升至800V高压后，集成产品的单车价值量较分立器件和低压集成产品均有所提高，按此前假设800V车型渗透率20232025年分别为7。3413。9516。22，预计20232025年车载电源市场空间为263亿337亿460亿元。
　　半导体器件、电阻电容、磁性元件为影响车载电源性能的主要原材料。车载电源中OBC典型线路结构是由PFC和DCDC组成，其中半导体器件、五金结构件、电阻电容、磁性元件为主要的成本构成，分别占比为23、18、16、13。其前级PFC线路和后级DCDC输出线路均会使用碳化硅二极管（拓扑线路中D1D2D3D4D5D6），在OBC产品上使用碳化硅功率器件对于提升OBC产品的效率、功率密度和质量密度提升上发挥了重要作用。车压平台提升后，车载电源的半导体器件变化较大，配合目前OBC从单相220V到三相380V的发展趋势，PFC输出级的电压会相应提高到600V以上，需选用1200V系列的SiCMOS材料，而传统硅基IGBT，车压平台在450V时IGBT耐压强度仅为650V，若升级至800V，DCDC次级器件会从目前的650V二极管转变成1200V的相关产品。
　　800VOBC和DCDC升压模块的变化主要体现在半导体功率器件。车载变压模块初级侧开关所需的最小额定电压为800V，考虑50的安全裕度，应在初级侧使用具有1。2kV额定电压的开关，但阻断电压高于900V的硅MOSFET价格昂贵且导通电阻高，会导致较高的传导损耗，因此会选择碳化硅MOSFET或IGBT。根据高功率密度的要求，开关频率达100kHz以上可以降低无源元件如变压器和电容器的尺寸，而IGBT不适合在高于20kHz的频率下运行，但SiCMOSFET具有较低的开关损耗，且在使用SiCMOSFET的DCDC输出功率由1。3kW增加到2kW时，与400VAPU相比，800VAPU的总功率损耗更小。
　　3。2。电子元器件耐压强度及安全要求相应提升
　　激励熔断器渗透率提升。熔断器在新能源汽车中主要起电路过流保护作用，通常分为低压保护区域和高压保护区，低压保护区主要用在灯光、雨刷器、喇叭等线路中，单车用量约23只，单只价值量较低；高压保护区主要是车载电源及电机控制器、空调、PTC等回路，其中主回路用量23只，辅助回路用量35只，主要为电力熔断器，单只价值约1560元。800V电压平台车型的熔断器在绝缘、耐压等级等方面需求均有提升，新型激励熔断器作为有主动断开功能的熔断器渗透率有望提升。激励熔断器主要通过接收控制信号激发保护动作，不必须承载过电流，因此可以有效提高整车安全性，激励熔断器单只价值量约为电力熔断器的1。55倍，若单只替换升级单车价值量提升约46。
　　直流接触器需要提升额定绝缘电压及最高运行电压。新能车在电池系统和逆变器之间配置直流接触器，当系统运行时起连接作用，连接电源与负载，其技术指标为约定发热电流；当系统停止运行后起到隔离作用，其重要技术指标为额定绝缘电压；当车辆关闭或发生故障时，能安全的将储能系统从车辆电气系统中分离，起到分断电路的作用，主要指标为最高运行电压。
　　高压接触器在新能源汽车上的应用根据车型及动力系统的不同，单车用量有所差异，每台新能源乘用车约46只，商用车48只，一般包括2只主接触器、1只预充接触器、2只快充接触器、2只普通充电接触器和1只高压系统辅助设备接触器；高压接触器在充电桩中通常配备24只，包括充电主线路切断用接触器与放电保护接触器；根据国力股份招股书，新能源乘用车用高压接触器单只均价约为115元，推算单车价值量为460700元左右。800V电压平台接触器的额定开关负载超过400安培，根据经销商调研数据，单只售价约为400700元，若升级2只主回路接触器，单车价值量约为1145元，较原来单车价值量提升约63。5。4。快充功能给电池寿命和安全带来挑战
　　4。1。快充对电池负极提出挑战
　　由于充电电压提升至800V1000V，充电功率和充电倍率提升可能会造成负极产生析锂效应。通常800V车型的电池充电倍率为4C6C，充电倍率提升后，快充电池可能会出现析锂效应，主要短板在负极。根据ThomasWaldmann等人的研究，当荷电状态（SOC）和充电电流密度越大，测试温度越低，石墨负极的电位就会越负，负极表面的锂沉积副反应也越容易发生。析锂效应的主要诱因是负极嵌锂空间不足、Li嵌入负极阻力太大、Li过快的从正极脱嵌但无法等量的嵌入负极等。锂离子在负极内的扩散速率、负极界面处电解质的浓度梯度、电极电解质界面的副反应等因素均会影响电池的析锂效应。当锂离子电池在更高温度下（45），以较高电流倍率（1C）进行充放电循环时，常常观察到金属锂仅沉积在负极表面局部区域。
　　析锂反应会造成电池容量衰减，由此带来电池寿命缩短。由于负极嵌锂空间不足、Li嵌入负极阻力太大、Li过快的从正极脱嵌但无法等量的嵌入负极，形成的金属锂随机分布在负极和隔膜表面，并与电解液反应生成较厚的SEI膜。Ansean等研究发现，SEI膜的生长堵塞了负极活性材料之间的孔隙，使负极嵌锂过程的动力学变慢，加快了锂沉积副反应。在这个过程中，电解液不断被消耗，束缚在SEI膜中的锂和沉积在负极表面的金属锂越来越多，使容量衰减速率越来越快。
　　析锂效应带来电池热失控，造成安全隐患。热失控主要是由于负极表面堆积的锂枝晶持续生长可能会刺破隔膜，造成内部短路或沉积在负极表面的锂与电解液发生反应，释放大量热量，当温度持续升高，电解液分解产生的气体使电池内部压力不断上升，最终引起电池放气和金属锂融化。在该过程中，空气中的水和氧气与金属锂发生剧烈的反应，导致燃烧甚至爆炸。
　　4。2。负极可通过改变形貌或组分进行改性
　　快充需要加强锂离子在电极材料中的迁移和扩散速率，解决锂离子在电解质和相界面处的传输问题。由于石墨是层状排布的二维结构材料，且石墨层间距较小（0。335nm），因此锂离子在垂直于石墨片层方向的迁移和扩散系数低于边缘平面。这个特性会影响电池的倍率性能，因此基于快充需求的负极材料需要调控锂离子在石墨晶格中的固相扩散。具体又分为两种策略：强化单一相扩散和增强界面动力学，旨在提高锂离子和石墨颗粒内部或电解液中的扩散能力和在SEI膜界面的迁移能力。通过微观形貌和结构的改良设计，可以增强石墨与锂离子反应的活性位点，从而增强电子传输，提高快充性能。单采用针状焦制备的一次颗粒负极材料在电化学性能方面仍存在一定缺陷，二次造粒可优化石墨形貌。
　　容量较高的人造石墨负极主要使用针状焦为原材料，王邓军等以煤系针状焦为原料，经破碎、石墨化得到一次颗粒负极材料，其首次库伦效率为84。虽然以针状焦为原料的一次颗粒负极材料具有较高的容量，但由于针状焦特有的流线型纤维结构使其在各个方向上的取向度不同，单采用针状焦制备的一次颗粒负极材料在电化学性能方面仍存在一定缺陷，容易造成电池膨胀，且倍率性能一般，存在首次库伦效率较低等问题。
　　为提高锂离子在固体电解质界面（SEI）膜的迁移能力，从负极材料着手，通过造粒、二次造粒改变石墨本身的形貌以优化锂离子在负极的扩散效率是比较主流的方法，粒径大的石墨比表面积小，因而较少与电解液形成副反应，但是大粒径石墨对于锂离子嵌入的活性位点和扩散通道较少，倍率性能较差，Zhang等将不同粒径的石墨进行混合级配，发现加入小颗粒石墨后电池的内阻减小，比容量升高。对石墨的粒径水平和粒径分布进行合理的设计，是获得高性能石墨负极材料的关键。二次造粒可增加负极材料的各向同性，从而改善电池的首次库伦效率和倍率性能。球形化处理是目前工业上常用的改性方式，片状石墨的球形处理可以减轻石墨的各向异性，在不增大比表面积的同时增加活性嵌入位点。
　　和硬碳掺混合成材料能有效改善负极快充性能。美国密歇根大学的KuanHungChen等人通过石墨与硬碳混合的方式，显著提升了负极的快速充电能力，在4C和6C倍率下循环500次后，容量保持率仍然可达87和82。
　　硬碳材料作为一种非石墨化的碳材料，具有高度无序的碳层结构，可以实现Li的快速嵌入，但由于硬碳的真密度较低，仅1。6gcm3，石墨为2。2gcm3，存在库伦效率低等劣势，因此将石墨和硬碳掺混作为负极材料，可能会取得较好测试结果。KuanHungChen等人发现纯硬碳在4C快充倍率下循环性能最佳，100次循环后容量保持率约为96，纯石墨负极和含有25硬碳的负极在循环后都出现了显著的析锂现象，电极表面覆盖了一层银白色的金属锂，但硬碳的掺混比例过高也会导致电池能量密度降低，KuanHungChen的研究表明通过在石墨负极中混入约50的硬碳能够显著降低过充条件下石墨负极表面的电流密度，且在500次循环后50石墨50硬碳的负极能量密度最高。
　　硅基负极可以有效提高电池的快充性能。硅材料是目前已知的拥有最高理论比容量的负极材料，相比目前主流的石墨负极材料，硅基负极材料有2大优势：单位容量高，储量丰富。硅元素则可以抑制枝晶的生长，从而在更适配快充负极。硅基负极主要在负极中掺硅，但由于硅的体积膨胀容易导致电池发生形变爆炸，因此用硅的氧化物SiOx取代Si，是目前硅基负极材料的重要研究方向之一。SiOx并非由单一相组成，而是由许多均匀分布的纳米级Si团簇、SiO2团簇以及介于SiSiO2两相界面之间的SiOx过渡相组成，通过提高SiOx中的x值，可增加在充放电时生成不可逆Li2O相，同时动力学加快，体积膨胀产生的应力得到有效释放，从而实现更小的体积膨胀。
　　硅体积易膨胀，氧化亚硅首效低。硅在充放电时，由于硅晶体是正四面体结构（石墨是层状结构），所以更容易膨胀，膨胀率可达到300。这会让电池变得更加不稳定。硅充放电过程中体积膨胀收缩变化达320（石墨仅12），会产生较大的机械应力，多次循环后硅颗粒会发生断裂和粉化，造成负极失效。相较于单质硅颗粒，氧化亚硅（SiOx）在锂嵌入过程中发生的体积膨胀较小，因此相对纯硅负极，其循环稳定性有较为明显改善，但是氧化亚硅负极在充放电过程中会生产Li2O等非活性物质，导致SiOx材料首次效率较低。
　　硅负极主要采用掺杂的方式加入到人造石墨中，同时加入导电剂。纳米化无法解决导电率低的问题，主流技术路线为硅碳和硅氧，硅碳负极是指纳米硅与石墨材料混合，硅氧负极则采用氧化亚硅与石墨材料复合。瑞士保罗谢尔研究所电化学实验室SigitaTrabesinger教授研究了不同充电倍率下石墨硅共混物的充电性能及行为，结果表明，阻抗随着硅含量的增加而显著增加，活性材料共混物中硅组分所产生的附加电阻会阻碍快速充电，而致密的电极涂层和较高的导电添加剂的含量可以改善硅基负极的快充性能。
　　应对硅基负极局限性的主要技术包括硅纳米化，预补锂及对粘结剂添加剂的改进。SiOx材料目前主要存在两个问题：首次库仑效率低和循环性能的衰减。前者目前较为实际的解决办法主要是通过向添加少量的Li源，在充电的过程中利用这部分额外的Li补充首次充电过程中不可逆的Li消耗，以达到提升锂离子电池首次效率的目的；后者主要是通过碳包覆与SiOx纳米化来缓冲体积膨胀，提升循环稳定性。
　　高比容量4680量产打开硅基负极应用空间。预计具备大电流快充功能的4680电池采用了高镍正极，需要使用比容量更高的硅负极与之匹配，最大限度的提升电池整体能量密度，其次，4680圆柱形的体积相较于方形和软包结构，更容易控制硅负极的体积膨胀。特斯拉在2022年2月份宣布已生产了100万块4680电池，预计4680电池会在2022年出货，在2023年迎来放量，带动硅负极增长。据ElectricVehicleDatabase，一辆ModelY的电池容量是75kWh，一辆Cybertruck的电池容量是250kWh，一辆Semi的电池容量是500kWh。2022年4680电池产量的需求约75GWh，2030年4680电池产量的需求约3160GWh（3。16TWh），较2022年增长约4113。
　　预计2023年4680电池硅基负极需求约5。3万吨。随着快充电池及高能量密度电池的发展要求，硅碳负极（SiOxC）的掺混量预计从10提升到15，保守按10掺硅比例计算，1GWh的电池消耗约750吨的硅基负极材料，预计2023年硅基负极需求量约5。3万吨，2025年硅基负极需求量约15万吨。
　　4。3。电解液体系影响快充电池及负极性能
　　电解液影响负极结构稳定性及SEI膜等结构，调节电解液体系是提高电池快充性能的有效策略。在低浓电解液中，锂离子被大量溶剂溶解，形成锂离子溶剂化鞘层，在锂离子嵌入负极时易形成溶剂分子共嵌入，石墨层间微弱的范德华力难以在溶剂分子共嵌入后维持石墨片层结构；同时电解液中的添加剂和锂盐同锂离子形成SEI膜，不同的添加剂及锂盐体系影响SEI膜的成膜，从而影响电池的循环寿命和倍率性能，因此调节电解液是提高电池快充性能的有效策略。溶剂和锂盐选择对快充性能影响较大。
　　溶剂的选择是影响去溶剂化动力学速率的关键因素，Okoshi等计算了锂、钠、钾和镁等离子在27种不同溶剂中的去溶剂化能垒，发现锂离子在不同溶剂中的去溶剂化势垒磷酸三甲酯和二腈最高；在锂盐选择中，含双氟磺酰亚胺锂盐（LiFSI）的电解液具有比含其他锂盐电解液更高的电导率，在LiPF6基电解液中添加少量双草酸硼酸锂（LiBOB），可以建立更为稳定的SEI膜，研究为产业化配方提供了重要参考。
　　添加剂体系中适当含量FEC有助于负极成膜。Son等对比了氟代乙酸酯（FEC）和碳酸亚乙烯酯（VC）添加剂对全电池体系中石墨负极大电流充放电时析锂情况的影响，发现适当含量FEC的加入有助于在石墨阳极上形成理想的SEI膜，从而有助与提升石墨的快充性能。
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