แท่นชาร์จ DC กำลังสูงกำลังจะมาถึง

ตามการพัฒนาของเทคโนโลยีการชาร์จยานยนต์ไฟฟ้าและความต้องการการชาร์จอย่างรวดเร็ว กระทรวงอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีสารสนเทศจึงจัดตั้งคณะกรรมการเทคนิคมาตรฐานยานยนต์แห่งชาติเพื่อดำเนินการปรับปรุงมาตรฐานแห่งชาติที่แนะนำสองฉบับให้เสร็จสมบูรณ์ โดยบรรลุการอัปเกรดใหม่จากมาตรฐานแห่งชาติฉบับดั้งเดิมของปี 2015 (เรียกกันทั่วไปว่ามาตรฐาน "2015+") ซึ่งเอื้อต่อการปรับปรุงความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อม ความปลอดภัย และความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์เชื่อมต่อการชาร์จแบบนำไฟฟ้าให้ดียิ่งขึ้น และในขณะเดียวกันก็ตอบสนองความต้องการที่แท้จริงของการชาร์จไฟ DC แบบพลังงานต่ำและพลังงานสูง

ในขั้นตอนต่อไป กระทรวงอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีสารสนเทศจะจัดหน่วยงานที่เกี่ยวข้องเพื่อดำเนินการประชาสัมพันธ์ ส่งเสริม และนำมาตรฐานแห่งชาติทั้งสองไปปฏิบัติอย่างลึกซึ้ง ส่งเสริมการส่งเสริมและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการชาร์จไฟฟ้ากระแสตรงกำลังสูงและเทคโนโลยีอื่นๆ และสร้างสภาพแวดล้อมการพัฒนาที่มีคุณภาพสูงสำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์พลังงานใหม่และอุตสาหกรรมสถานีชาร์จ สภาพแวดล้อมที่ดีคือปัญหาสำคัญ การชาร์จแบบช้าเป็นปัญหาสำคัญในอุตสาหกรรมยานยนต์ไฟฟ้ามาโดยตลอด

จากรายงานของ Soochow Securities อัตราการชาร์จเชิงทฤษฎีโดยเฉลี่ยของรุ่นขายดีที่รองรับการชาร์จเร็วในปี 2021 อยู่ที่ประมาณ 1C (C แสดงถึงอัตราการชาร์จของระบบแบตเตอรี่ ในแง่ของคนทั่วไป การชาร์จ 1C สามารถชาร์จระบบแบตเตอรี่จนเต็มได้ภายใน 60 นาที) นั่นคือใช้เวลาชาร์จประมาณ 30 นาทีเพื่อให้ได้ SOC 30%-80% และอายุการใช้งานแบตเตอรี่อยู่ที่ประมาณ 219 กม. (มาตรฐาน NEDC)

ในทางปฏิบัติ รถยนต์ไฟฟ้าล้วนส่วนใหญ่ต้องใช้เวลาชาร์จ 40-50 นาทีเพื่อให้ได้ค่า SOC 30-80% และสามารถวิ่งได้ประมาณ 150-200 กิโลเมตร หากรวมเวลาเข้าและออกจากสถานีชาร์จ (ประมาณ 10 นาที) รถยนต์ไฟฟ้าล้วนที่ใช้เวลาชาร์จประมาณ 1 ชั่วโมง จะสามารถวิ่งบนทางหลวงได้นานกว่า 1 ชั่วโมงเท่านั้น

การส่งเสริมและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีต่างๆ เช่น การชาร์จไฟฟ้ากระแสตรงกำลังสูง จำเป็นต้องมีการยกระดับเครือข่ายการชาร์จไฟฟ้าในอนาคต ก่อนหน้านี้ กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีได้ประกาศว่าประเทศของข้าพเจ้าได้สร้างเครือข่ายสถานีชาร์จไฟฟ้าที่มีจำนวนอุปกรณ์ชาร์จมากที่สุดและมีพื้นที่ครอบคลุมมากที่สุดแล้ว สถานีชาร์จไฟฟ้าสาธารณะใหม่ส่วนใหญ่มักเป็นอุปกรณ์ชาร์จไฟฟ้ากระแสตรงแบบเร็วที่มีกำลัง 120 กิโลวัตต์ขึ้นไปแท่นชาร์จช้า AC 7 กิโลวัตต์ได้กลายเป็นมาตรฐานในภาคเอกชน การประยุกต์ใช้การชาร์จเร็วแบบ DC ได้รับความนิยมอย่างกว้างขวางในยานยนต์พิเศษ สถานีชาร์จสาธารณะมีเครือข่ายแพลตฟอร์มคลาวด์สำหรับการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ ความสามารถในการค้นหากองยานพาหนะผ่านแอปพลิเคชัน และการชำระเงินออนไลน์ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย และเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น การชาร์จกำลังสูง การชาร์จ DC กำลังต่ำ การเชื่อมต่อการชาร์จอัตโนมัติ และการชาร์จอย่างเป็นระเบียบ กำลังได้รับการพัฒนาให้เป็นอุตสาหกรรมอย่างต่อเนื่อง

ในอนาคต กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีจะมุ่งเน้นเทคโนโลยีและอุปกรณ์สำคัญสำหรับการชาร์จและสับเปลี่ยนแบตเตอรี่แบบร่วมมือที่มีประสิทธิภาพ เช่น เทคโนโลยีสำคัญสำหรับการเชื่อมต่อคลาวด์ของกองยานพาหนะ วิธีการวางแผนสถานที่ชาร์จและเทคโนโลยีการจัดการการชาร์จอย่างเป็นระเบียบ เทคโนโลยีสำคัญสำหรับการชาร์จไร้สายกำลังสูง และเทคโนโลยีสำคัญสำหรับการเปลี่ยนแบตเตอรี่พลังงานอย่างรวดเร็ว เสริมสร้างการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ในทางกลับกัน,การชาร์จ DC กำลังสูงมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นเกี่ยวกับประสิทธิภาพของแบตเตอรี่พลังงาน ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของยานยนต์ไฟฟ้า

ตามการวิเคราะห์ของ Soochow Securities ประการแรก การเพิ่มอัตราการชาร์จแบตเตอรี่ขัดต่อหลักการในการเพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน เนื่องจากอัตราการชาร์จที่สูงต้องใช้อนุภาคของวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบของแบตเตอรี่ที่มีขนาดเล็กกว่า ในขณะที่ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงต้องใช้อนุภาคของวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบที่มีขนาดใหญ่กว่า

ประการที่สอง การชาร์จอัตราสูงในสถานะพลังงานสูงจะทำให้เกิดปฏิกิริยาข้างเคียงจากการสะสมลิเธียมที่ร้ายแรงขึ้นและเกิดความร้อนกับแบตเตอรี่ ส่งผลให้ความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลดลง

ในบรรดาวัสดุเหล่านี้ วัสดุอิเล็กโทรดลบของแบตเตอรี่ถือเป็นปัจจัยหลักที่จำกัดการชาร์จอย่างรวดเร็ว เนื่องจากกราไฟต์อิเล็กโทรดลบทำจากแผ่นกราฟีน และลิเธียมไอออนจะแทรกผ่านขอบของแผ่น ดังนั้น ในระหว่างกระบวนการชาร์จอย่างรวดเร็ว อิเล็กโทรดลบจะถึงขีดจำกัดความสามารถในการดูดซับไอออนอย่างรวดเร็ว และลิเธียมไอออนจะเริ่มก่อตัวเป็นโลหะลิเธียมแข็งที่ด้านบนของอนุภาคกราไฟต์ ซึ่งเรียกว่าปฏิกิริยาข้างเคียงของการตกตะกอนลิเธียม การตกตะกอนลิเธียมจะลดพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพของอิเล็กโทรดลบสำหรับลิเธียมไอออนที่จะฝังตัว ในแง่หนึ่ง จะทำให้ความจุของแบตเตอรี่ลดลง เพิ่มความต้านทานภายใน และอายุการใช้งานสั้นลง ในทางกลับกัน ผลึกอินเทอร์เฟซจะเติบโตและเจาะทะลุตัวคั่น ซึ่งส่งผลต่อความปลอดภัย

ศาสตราจารย์อู๋ หนิงหนิง และคณะจากบริษัท เซี่ยงไฮ้ แฮนด์เว อินดัสทรี จำกัด เคยเขียนไว้ก่อนหน้านี้ว่า เพื่อพัฒนาประสิทธิภาพการชาร์จเร็วของแบตเตอรี่พลังงาน จำเป็นต้องเพิ่มความเร็วในการเคลื่อนที่ของลิเธียมไอออนในวัสดุแคโทดของแบตเตอรี่ และเร่งการฝังตัวของลิเธียมไอออนในวัสดุแอโนด ปรับปรุงสภาพนำไฟฟ้าไอออนของอิเล็กโทรไลต์ เลือกตัวแยกประจุแบบชาร์จเร็ว ปรับปรุงสภาพนำไฟฟ้าไอออนและอิเล็กทรอนิกส์ของอิเล็กโทรด และเลือกวิธีการชาร์จที่เหมาะสม

อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ผู้บริโภคตั้งตารอคอยคือตั้งแต่ปีที่แล้ว บริษัทแบตเตอรี่ในประเทศได้เริ่มพัฒนาและนำแบตเตอรี่แบบชาร์จเร็วมาใช้ ในเดือนสิงหาคมปีนี้ CATL ผู้นำด้านแบตเตอรี่ได้เปิดตัวแบตเตอรี่แบบชาร์จเร็ว 4C Shenxing ซึ่งใช้ระบบลิเธียมไอออนฟอสเฟตแบบบวก (4C หมายความว่าแบตเตอรี่สามารถชาร์จเต็มได้ภายในเวลา 15 นาที) ซึ่งสามารถชาร์จได้เร็วเป็นพิเศษ "ชาร์จ 10 นาที ให้กำลังขับ 400 กิโลวัตต์" ภายใต้อุณหภูมิปกติ แบตเตอรี่สามารถชาร์จได้ถึง 80% SOC ภายใน 10 นาที ในขณะเดียวกัน CATL ยังใช้เทคโนโลยีควบคุมอุณหภูมิเซลล์บนแพลตฟอร์มระบบ ซึ่งสามารถทำความร้อนได้อย่างรวดเร็วจนถึงช่วงอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิต่ำ แม้ในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิต่ำ -10°C ก็สามารถชาร์จได้ถึง 80% ภายใน 30 นาที และแม้ในสภาวะที่อุณหภูมิต่ำ การเร่งความเร็วศูนย์ร้อยเปอร์เซ็นต์จะไม่ลดลงในสถานะไฟฟ้า

ตามรายงานของ CATL แบตเตอรี่ซูเปอร์ชาร์จของ Shenxing จะถูกผลิตเป็นจำนวนมากภายในปีนี้ และจะเป็นแบตเตอรี่ชุดแรกที่จะใช้ในรุ่น Avita

 

แบตเตอรี่ชาร์จเร็ว 4C Kirin ของ CATL ที่ใช้ลิเธียมแคโทดแบบสามเฟสยังได้เปิดตัวรุ่นไฟฟ้าบริสุทธิ์ในอุดมคติในปีนี้ และล่าสุดยังเปิดตัวรถซูเปอร์คาร์ล่าสัตว์สุดหรูคริปทอนสุดขั้วอย่าง 001FR อีกด้วย

นอกจาก Ningde Times และบริษัทแบตเตอรี่ในประเทศอื่นๆ แล้ว China New Aviation ยังได้วางแนวทางการชาร์จเร็วแรงดันสูง 800V ไว้สองแนวทาง คือ รูปทรงสี่เหลี่ยมและทรงกระบอกขนาดใหญ่ แบตเตอรี่ทรงสี่เหลี่ยมรองรับการชาร์จเร็ว 4C และแบตเตอรี่ทรงกระบอกขนาดใหญ่รองรับการชาร์จเร็ว 6C สำหรับโซลูชันแบตเตอรี่แบบปริซึม China Innovation Aviation ได้นำเสนอแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบชาร์จเร็วรุ่นใหม่และแบตเตอรี่เทอร์นารีแรงดันสูงนิกเกิลปานกลางให้กับ Xpeng G9 ซึ่งพัฒนาบนแพลตฟอร์มแรงดันสูง 800V ซึ่งสามารถชาร์จ SOC จาก 10% ถึง 80% ได้ภายใน 20 นาที

Honeycomb Energy เปิดตัวแบตเตอรี่ Dragon Scale ในปี 2022 แบตเตอรี่นี้สามารถใช้งานได้กับโซลูชันระบบเคมีแบบเต็มรูปแบบ เช่น แบตเตอรี่แบบเหล็ก-ลิเธียม แบบเทอร์นารี และแบบปราศจากโคบอลต์ แบตเตอรี่นี้ครอบคลุมระบบชาร์จเร็ว 1.6C-6C และสามารถติดตั้งในรุ่นซีรีส์ A00-D-class ได้ คาดว่าแบตเตอรี่รุ่นนี้จะเริ่มผลิตจำนวนมากในไตรมาสที่สี่ของปี 2023

บริษัท Yiwei Lithium Energy เตรียมเปิดตัวระบบแบตเตอรี่ทรงกระบอกขนาดใหญ่ π ในปี 2023 เทคโนโลยีระบายความร้อน "π" ของแบตเตอรี่จะช่วยแก้ปัญหาการชาร์จและความร้อนของแบตเตอรี่ได้อย่างรวดเร็ว คาดว่าแบตเตอรี่ทรงกระบอกขนาดใหญ่ 46 ซีรีส์นี้จะเริ่มผลิตจำนวนมากและส่งมอบได้ในไตรมาสที่สามของปี 2023

ในเดือนสิงหาคมปีนี้ บริษัท Sunwanda ได้แจ้งนักลงทุนว่าแบตเตอรี่ "ชาร์จเร็ว" ที่บริษัทเปิดตัวสำหรับตลาดรถยนต์ไฟฟ้า (BEV) ในปัจจุบัน สามารถปรับใช้กับระบบแรงดันสูง 800 โวลต์ และแรงดันปกติ 400 โวลต์ได้ ผลิตภัณฑ์แบตเตอรี่ 4C ที่ชาร์จเร็วเป็นพิเศษได้ผลิตจำนวนมากในไตรมาสแรก การพัฒนาแบตเตอรี่ "ชาร์จเร็ว" 4C-6C กำลังดำเนินไปอย่างราบรื่น โดยแบตเตอรี่ทั้งหมดสามารถผลิตได้ถึง 400 กิโลวัตต์ภายใน 10 นาที