แท่นชาร์จ DC กำลังสูงกำลังจะมาถึง

เนื่องจากการพัฒนาเทคโนโลยีการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าและความต้องการการชาร์จอย่างรวดเร็ว กระทรวงอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีสารสนเทศจึงได้จัดตั้งคณะกรรมการเทคนิคมาตรฐานยานยนต์แห่งชาติเพื่อแก้ไขปรับปรุงมาตรฐานแห่งชาติที่แนะนำไว้สองฉบับ ส่งผลให้มาตรฐานแห่งชาติฉบับปี 2015 (ที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อมาตรฐาน "2015+") ได้รับการปรับปรุงให้เป็นมาตรฐานใหม่ ซึ่งเอื้อต่อการพัฒนาความสามารถในการปรับตัวเข้ากับสิ่งแวดล้อม ความปลอดภัย และความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์เชื่อมต่อการชาร์จแบบนำไฟฟ้าให้ดียิ่งขึ้น และในขณะเดียวกันก็ตอบสนองความต้องการที่แท้จริงของการชาร์จกระแสตรงกำลังต่ำและกำลังสูง

ในขั้นตอนต่อไป กระทรวงอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีสารสนเทศจะจัดตั้งหน่วยงานที่เกี่ยวข้องเพื่อดำเนินการประชาสัมพันธ์ ส่งเสริม และนำมาตรฐานระดับชาติทั้งสองฉบับไปใช้ในเชิงลึก ส่งเสริมการพัฒนาและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการชาร์จกระแสตรงกำลังสูงและเทคโนโลยีอื่นๆ และสร้างสภาพแวดล้อมการพัฒนาที่มีคุณภาพสูงสำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์พลังงานใหม่และอุตสาหกรรมสถานีชาร์จ การชาร์จช้าเป็นปัญหาหลักในอุตสาหกรรมยานยนต์ไฟฟ้ามาโดยตลอด

จากรายงานของบริษัทหลักทรัพย์ซูโจว อัตราการชาร์จเร็วเฉลี่ยตามทฤษฎีของรุ่นยอดนิยมที่รองรับการชาร์จเร็วในปี 2021 อยู่ที่ประมาณ 1C (C หมายถึงอัตราการชาร์จของระบบแบตเตอรี่ ในภาษาที่เข้าใจง่าย การชาร์จ 1C สามารถชาร์จแบตเตอรี่จนเต็มได้ใน 60 นาที) นั่นคือ ใช้เวลาประมาณ 30 นาทีในการชาร์จเพื่อให้ได้ระดับ SOC 30%-80% และระยะทางการวิ่งของแบตเตอรี่อยู่ที่ประมาณ 219 กิโลเมตร (ตามมาตรฐาน NEDC)

ในทางปฏิบัติ รถยนต์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้เวลาชาร์จประมาณ 40-50 นาทีเพื่อให้ได้ระดับประจุ (SOC) 30%-80% และสามารถวิ่งได้ประมาณ 150-200 กิโลเมตร หากรวมเวลาในการเข้าและออกจากสถานีชาร์จ (ประมาณ 10 นาที) รถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้เวลาชาร์จประมาณ 1 ชั่วโมง จะสามารถขับบนทางหลวงได้เพียงประมาณ 1 ชั่วโมงกว่าๆ เท่านั้น

การส่งเสริมและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีต่างๆ เช่น การชาร์จกระแสตรงกำลังสูง จะต้องมีการยกระดับเครือข่ายการชาร์จให้ดียิ่งขึ้นในอนาคต กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเคยแถลงว่า ปัจจุบันประเทศของเราได้สร้างเครือข่ายสถานีชาร์จที่มีจำนวนอุปกรณ์ชาร์จมากที่สุดและครอบคลุมพื้นที่มากที่สุดแล้ว โดยสถานีชาร์จสาธารณะใหม่ส่วนใหญ่เป็นอุปกรณ์ชาร์จเร็วแบบกระแสตรงที่มีกำลัง 120 กิโลวัตต์ขึ้นไปแท่นชาร์จช้า AC ขนาด 7 กิโลวัตต์การชาร์จเร็วแบบ DC ได้กลายเป็นมาตรฐานในภาคเอกชนแล้ว การใช้งานการชาร์จเร็วแบบ DC นั้นแพร่หลายในกลุ่มยานพาหนะพิเศษเป็นส่วนใหญ่ สถานีชาร์จสาธารณะมีการเชื่อมต่อเครือข่ายแพลตฟอร์มคลาวด์สำหรับการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ ความสามารถในการค้นหาจุดชาร์จผ่านแอปพลิเคชัน และการชำระเงินออนไลน์ได้รับการใช้งานอย่างกว้างขวาง และเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น การชาร์จกำลังสูง การชาร์จแบบ DC กำลังต่ำ การเชื่อมต่อการชาร์จอัตโนมัติ และการชาร์จอย่างเป็นระเบียบ กำลังค่อยๆ พัฒนาไปสู่ภาคอุตสาหกรรม

ในอนาคต กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีจะมุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีและอุปกรณ์สำคัญสำหรับการชาร์จและการเปลี่ยนแบตเตอรี่แบบร่วมมือกันอย่างมีประสิทธิภาพ เช่น เทคโนโลยีสำคัญสำหรับการเชื่อมต่อระบบคลาวด์ของยานพาหนะ วิธีการวางแผนสถานีชาร์จและเทคโนโลยีการจัดการการชาร์จอย่างเป็นระเบียบ เทคโนโลยีสำคัญสำหรับการชาร์จไร้สายกำลังสูง และเทคโนโลยีสำคัญสำหรับการเปลี่ยนแบตเตอรี่อย่างรวดเร็ว พร้อมทั้งเสริมสร้างงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ในทางกลับกันการชาร์จ DC กำลังสูงกำหนดข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นสำหรับประสิทธิภาพของแบตเตอรี่พลังงาน ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของรถยนต์ไฟฟ้า

จากการวิเคราะห์ของบริษัทหลักทรัพย์ซูโจว พบว่า ประการแรก การเพิ่มอัตราการชาร์จแบตเตอรี่นั้นขัดแย้งกับหลักการเพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน เนื่องจากอัตราการชาร์จสูงต้องการอนุภาคขนาดเล็กของวัสดุขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ ในขณะที่ความหนาแน่นของพลังงานสูงต้องการอนุภาคขนาดใหญ่ของวัสดุขั้วบวกและขั้วลบ

ประการที่สอง การชาร์จด้วยอัตราสูงในสภาวะกำลังไฟสูงจะทำให้เกิดปฏิกิริยาข้างเคียงจากการสะสมลิเธียมและการเกิดความร้อนที่รุนแรงมากขึ้นในแบตเตอรี่ ส่งผลให้ความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลดลง

ในบรรดาปัจจัยต่างๆ วัสดุขั้วลบของแบตเตอรี่เป็นปัจจัยจำกัดหลักสำหรับการชาร์จเร็ว เนื่องจากกราไฟต์ของขั้วลบทำจากแผ่นกราฟีน และลิเธียมไอออนจะเข้าสู่แผ่นผ่านทางขอบ ดังนั้น ในระหว่างกระบวนการชาร์จเร็ว ขั้วลบจะถึงขีดจำกัดความสามารถในการดูดซับไอออนอย่างรวดเร็ว และลิเธียมไอออนจะเริ่มก่อตัวเป็นโลหะลิเธียมแข็งบนอนุภาคกราไฟต์ นั่นคือ เกิดปฏิกิริยาข้างเคียงการตกตะกอนของลิเธียม การตกตะกอนของลิเธียมจะลดพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพของขั้วลบสำหรับการฝังตัวของลิเธียมไอออน ในด้านหนึ่ง มันจะลดความจุของแบตเตอรี่ เพิ่มความต้านทานภายใน และลดอายุการใช้งาน ในอีกด้านหนึ่ง ผลึกที่ส่วนต่อประสานจะเติบโตและทะลุแผ่นกั้น ส่งผลต่อความปลอดภัย

ศาสตราจารย์อู๋ หนิงหนิง และคณะจากบริษัท เซี่ยงไฮ้ ฮันด์เว อินดัสทรี จำกัด เคยเขียนไว้ก่อนหน้านี้ว่า เพื่อปรับปรุงความสามารถในการชาร์จแบตเตอรี่เร็ว จำเป็นต้องเพิ่มความเร็วในการเคลื่อนที่ของไอออนลิเธียมในวัสดุแคโทดของแบตเตอรี่ และเร่งการฝังตัวของไอออนลิเธียมในวัสดุแอโนด ปรับปรุงการนำไฟฟ้าของไอออนในอิเล็กโทรไลต์ เลือกใช้แผ่นกั้นสำหรับการชาร์จเร็ว ปรับปรุงการนำไฟฟ้าของไอออนและอิเล็กตรอนของอิเล็กโทรด และเลือกกลยุทธ์การชาร์จที่เหมาะสม

อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ผู้บริโภคสามารถตั้งตารอได้คือ ตั้งแต่ปีที่แล้ว บริษัทผู้ผลิตแบตเตอรี่ในประเทศได้เริ่มพัฒนาและวางจำหน่ายแบตเตอรี่ชาร์จเร็วแล้ว ในเดือนสิงหาคมปีนี้ CATL บริษัทชั้นนำได้เปิดตัวแบตเตอรี่ชาร์จเร็ว 4C Shenxing ที่ใช้ระบบลิเธียมเหล็กฟอสเฟตแบบขั้วบวก (4C หมายความว่าแบตเตอรี่สามารถชาร์จเต็มได้ในเวลา 15 นาที) ซึ่งสามารถชาร์จได้เร็วมาก "ชาร์จ 10 นาที และใช้งานได้ 400 กิโลวัตต์" ภายใต้อุณหภูมิปกติ แบตเตอรี่สามารถชาร์จได้ถึง 80% SOC ใน 10 นาที ในขณะเดียวกัน CATL ใช้เทคโนโลยีควบคุมอุณหภูมิเซลล์บนแพลตฟอร์มระบบ ซึ่งสามารถให้ความร้อนไปยังช่วงอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมได้อย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ แม้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำถึง -10°C ก็สามารถชาร์จได้ถึง 80% ใน 30 นาที และแม้ในสภาวะอุณหภูมิต่ำมาก ความเร็วในการชาร์จจากศูนย์ถึงร้อยเปอร์เซ็นต์ก็ไม่ลดลง

จากข้อมูลของ CATL แบตเตอรี่ Shenxing ที่มีประสิทธิภาพสูงจะถูกผลิตในปริมาณมากภายในปีนี้ และจะเป็นแบตเตอรี่รุ่นแรกที่ใช้ในเครื่องบิน Avita

 

แบตเตอรี่ Kirin 4C สำหรับการชาร์จเร็วของ CATL ซึ่งใช้วัสดุแคโทดลิเธียมไตรภาค ได้เปิดตัวรถยนต์ไฟฟ้าล้วนรุ่นที่เหมาะสมที่สุดในปีนี้ และเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้เปิดตัวรถซูเปอร์คาร์สุดหรูรุ่น 001FR ที่ใช้คริปตอนเป็นเชื้อเพลิงหลัก

นอกจาก Ningde Times แล้ว บริษัทแบตเตอรี่ในประเทศอื่นๆ อย่าง China New Aviation ยังได้วางแผนสองแนวทาง ได้แก่ แบตเตอรี่ทรงสี่เหลี่ยมและทรงกระบอกขนาดใหญ่ ในด้านการชาร์จเร็วแรงดันสูง 800V แบตเตอรี่ทรงสี่เหลี่ยมรองรับการชาร์จเร็ว 4C และแบตเตอรี่ทรงกระบอกขนาดใหญ่รองรับการชาร์จเร็ว 6C สำหรับโซลูชันแบตเตอรี่ทรงปริซึม China Innovation Aviation ได้จัดหาแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กแบบชาร์จเร็วรุ่นใหม่และแบตเตอรี่ไตรภาคแรงดันสูงนิกเกิลปานกลางให้กับ Xpeng G9 ซึ่งพัฒนาขึ้นบนแพลตฟอร์มแรงดันสูง 800V ซึ่งสามารถชาร์จจาก 10% เป็น 80% ได้ภายใน 20 นาที

บริษัท Honeycomb Energy เปิดตัวแบตเตอรี่ Dragon Scale ในปี 2022 แบตเตอรี่รุ่นนี้สามารถใช้งานร่วมกับระบบเคมีแบบครบวงจร เช่น เหล็ก-ลิเธียม, เทอร์นารี และแบบปราศจากโคบอลต์ รองรับระบบชาร์จเร็ว 1.6C-6C และสามารถติดตั้งในรุ่น A00-D ได้ คาดว่าจะเริ่มผลิตจำนวนมากในไตรมาสที่สี่ของปี 2023

บริษัท Yiwei Lithium Energy จะเปิดตัวแบตเตอรี่ทรงกระบอกขนาดใหญ่ระบบ "π" ในปี 2023 เทคโนโลยีระบายความร้อน "π" ของแบตเตอรี่นี้สามารถแก้ปัญหาการชาร์จเร็วและความร้อนสูงของแบตเตอรี่ได้ คาดว่าจะเริ่มผลิตและจัดส่งแบตเตอรี่ทรงกระบอกขนาดใหญ่ซีรีส์ 46 ในไตรมาสที่สามของปี 2023

ในเดือนสิงหาคมปีนี้ บริษัทซันวันดาได้แจ้งแก่นักลงทุนว่า แบตเตอรี่ "ชาร์จเร็ว" ที่บริษัทเปิดตัวสำหรับตลาดรถยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบัน สามารถปรับใช้กับระบบแรงดันสูง 800 โวลต์ และระบบแรงดันปกติ 400 โวลต์ได้ ผลิตภัณฑ์แบตเตอรี่ 4C ที่ชาร์จเร็วพิเศษได้เริ่มผลิตในปริมาณมากแล้วในไตรมาสแรก การพัฒนาแบตเตอรี่ "ชาร์จเร็ว" 4C-6C กำลังดำเนินไปอย่างราบรื่น และในภาพรวมแล้ว สามารถชาร์จแบตเตอรี่ขนาด 400 กิโลวัตต์ได้ภายใน 10 นาที