Dalam mode pengisian berlebihan, juga ada beberapa persyaratan kaku untuk ujung mobil. Dari perspektif komponen kendaraan, tegangan baterai kendaraan telah meningkat dari 450V menjadi 950V atau lebih tinggi, dan sistem pengisian dan distribusi, sistem penggerak listrik, sistem baterai, dan sistem manajemen termal semuanya mengalami perubahan signifikan. Tegangan tinggi akan meningkatkan biaya kompresor, PTC, dan motor drive MCU. Dibandingkan dengan sistem pengisian cepat 2C dan 400V yang lebih matang, biaya platform tegangan 950V meningkat sekitar 6.500 yuan dibandingkan dengan platform tegangan 450V. Di masa depan, OEM domestik dan asing akan memberikan prioritas pada aplikasi platform tegangan tinggi 800V dan di atasnya dalam model menengah hingga tinggi untuk menciptakan daya saing yang berbeda. Pada jangka panjang, seiring dengan penurunan biaya komponen inti seperti SiC dan baterai pengisian cepat, model menengah hingga rendah juga memiliki permintaan untuk pengisian cepat, dan ada tren jangka panjang untuk meningkatkan arsitektur listrik menjadi 800V dan di atasnya.
Dibandingkan dengan platform tegangan 450V, di bawah asumsi daya pak yang sama, platform 950V dicapai dengan meningkatkan jumlah sel baterai secara seri dan mengurangi kapasitas satu sel baterai. Jumlah baterai secara seri meningkat. Jika ada perbedaan antara baterai, umur baterai akan menjadi lebih pendek. Terpengaruh oleh hal ini, sistem baterai 800V telah meningkatkan persyaratan untuk teknologi produksi sel dan konsistensi. Seiring dengan peningkatan jumlah string sel, kesulitan manajemen konsistensi baterai meningkat. Komponen dan konektor seperti chip utama dari BMS (sistem manajemen baterai) di ujung kendaraan, chip sampling, dan chip isolasi komunikasi antara sirkuit tegangan tinggi dan rendah perlu dipilih ulang. Pada saat yang sama, karena jumlah panas yang dihasilkan selama pengisian cepat, risiko thermal runaway meningkat, sehingga pemantauan efektif dan peringatan dini diperlukan.
Dalam teknologi pengisian lambat, karena arus dalam rangkaian eksternal kecil, kecepatan migrasi elektron yang sesuai lebih lambat. Pada saat ini, reaksi ion dan elektron dalam rangkaian internal disesuaikan dengan kecepatan elektron dalam rangkaian eksternal. Dalam lingkungan ini, potensial kedua kutub Perbedaannya pada dasarnya sama dengan potensial keseimbangan. Dalam aplikasi pengisian cepat, ion lithium cepat jatuh dari elektroda positif, mengakibatkan konsentrasi ion lithium yang sangat tinggi di dalam baterai. Peningkatan tiba-tiba dalam konsentrasi ion lithium menyebabkan ketidakcocokan tegangan antara partikel aktif di dalam baterai. Ketika ini terjadi Setelah stres mencapai ambang batas, itu akan menyebabkan partikel aktif patah dan rusak, yang tidak hanya mengurangi umur baterai daya, tetapi juga meningkatkan hambatan internalnya. Karena peningkatan hambatan internal baterai, kecepatan migrasi ion dan elektron dalam rangkaian internal melambat. Pada saat yang bersamaan, kecepatan netralisasi antara kedua tidak dapat mengikuti kecepatan migrasi elektron dalam rangkaian eksternal. Dalam 'cepat di luar tapi lambat di dalam' Di bawah tindakan , elektron mulai menumpuk di elektroda, yang menyebabkan potensial elektroda menyimpang dari potensial keseimbangan, yang dikenal sebagai polarisasi.
Akumulasi fenomena polarisasi menyebabkan masalah seperti presipitasi lithium, kehilangan kapasitas, dan pembangkitan panas di elektroda negatif, yang membatasi perkembangan pengisian cepat. Saat ini, ada tiga solusi yang ditargetkan: granulasi sekunder, pelapisan karbon permukaan, dan elektroda negatif silikon-karbon.
Fungsi bahan tambahan konduktif adalah untuk mengumpulkan arus mikro antara bahan aktif dan antara bahan aktif dan pengumpul arus saat ini untuk mengurangi hambatan kontak elektroda dan mempercepat kecepatan pergerakan elektron. Saat ini, agen konduktif berbasis karbon dapat dibagi menjadi lima jenis: grafit konduktif, karbon hitam konduktif, serat karbon cincang, nanotube karbon, dan grafen. Bahan tambahan konduktif yang dicampur dengan karbon hitam dan nanotube karbon adalah bentuk penggunaan yang paling ideal. Menurut data GGII, pada tahun 2021, karbon hitam konduktif menyumbang hingga 60% dari agen konduktif baterai daya di negara saya, nanotube karbon menyumbang 27%, grafen dan grafit konduktif masing-masing menyumbang 8% dan 4%.
Menurut perhitungan GGII, jumlah tambahan agen konduktif karbon hitam tradisional seperti karbon hitam konduktif sekitar 3% dari berat bahan katoda, sementara jumlah tambahan agen konduktif baru seperti nanotube karbon dan grafen dikurangi menjadi 0,8%-1,5%. Peran agen konduktif dalam elektroda adalah untuk menyediakan saluran bagi elektron untuk bergerak. Jika konten agen konduktif sesuai, kapasitas muatan yang lebih tinggi dan kinerja siklus yang lebih baik dapat diperoleh. Jika kontennya terlalu rendah, akan sedikit saluran konduktif untuk elektron, yang tidak menguntungkan untuk pengisian dan pengosongan arus besar; jika terlalu tinggi, maka konten relatif bahan aktif berkurang dan kapasitas baterai berkurang. Saat laju pengisian meningkat, bahan karbon hitam konduktif dengan konduktivitas yang lebih tinggi perlu digunakan. Untuk memenuhi kinerja pengisian cepat, proporsi agen konduktif yang ditambahkan ke elektroda positif dan negatif akan lebih ditingkatkan. Di bawah 4C, permintaan untuk 1GWh karbon hitam konduktif akan meningkat sekitar 35% dibandingkan dengan 2C. Pelapisan karbon dari pengumpul arus saat ini juga akan meningkatkan permintaan karbon hitam konduktif.
Sebagian besar perangkat daya yang ada didasarkan pada bahan semikonduktor silikon. Karena keterbatasan sifat fisik bahan silikon, efisiensi energi dan kinerja perangkat secara bertahap mendekati batasnya, sehingga sulit memenuhi tuntutan baru yang berkembang dengan cepat dan berubah untuk aplikasi energi listrik. Dengan keunggulan tahanan tegangan tinggi, tahan suhu tinggi, kerugian rendah, dan sifat lainnya, perangkat daya silikon karbida dapat efektif memenuhi kebutuhan sistem elektronik daya yang efisien tinggi, miniaturisasi, dan ringan. Dibandingkan dengan MOSFET berbasis silikon dengan spesifikasi yang sama, MOSFET berbasis silikon karbida memiliki ukurannya dapat dikurangi secara signifikan menjadi 1/10 dari aslinya, dan resistansi pada saat aktif dapat dikurangi setidaknya menjadi 1/100 dari aslinya. Total kerugian energi dari MOSFET berbasis silikon karbida dengan spesifikasi yang sama dapat dikurangi secara signifikan sebesar 70% dibandingkan dengan IGBT berbasis silikon. Efisiensi tinggi dan ukuran kecil SiC secara akurat memecahkan kebutuhan jangkauan jelajah, pengisian cepat, dan ringan kendaraan listrik.
Nilai dari semikonduktor daya dalam kendaraan bahan bakar tradisional adalah US$88 per kendaraan, sementara nilai dari semikonduktor daya dalam kendaraan listrik murni bisa mencapai US$350 per kendaraan, atau bahkan lebih tinggi. Peningkatan mendalam kecerdasan listrik diharapkan mendorong peningkatan konten semikonduktor; dari perspektif ekonomi, dengan aplikasi besar-besaran SiC, harga perangkat SiC diperkirakan sekitar 2 kali lipat dari IGBT. Jika diasumsikan bahwa 70% dari semikonduktor daya sepenuhnya digantikan oleh SiC, nilai sepeda akan meningkat dari 2450 Yuan menjadi sekitar 4.000 Yuan. Di sisi lain, SiC pada tingkat kendaraan mendorong efisiensi NEDC meningkat sebesar 3%. Untuk model 100kwh, daya yang dikonfigurasi setara berkurang sebesar 2-3kwh, menghemat sekitar 2.000 Yuan dalam biaya lindung parsial. Di masa depan, pencairan akan tetap dengan ekspansi kapasitas produksi. Kemajuan biaya dan teknologi telah meningkatkan hasil, dan biaya akan terus menurun dengan cepat, mendorong titik infleksi paritas biaya kendaraan SiC, mempercepat perpanjangan model tegangan tinggi SiC ke model ekonomis, dan meningkatkan tingkat penetrasi 800V.
