Nel modo di sovraccarica, ci sono anche alcune rigide richieste per l'auto. Dal punto di vista dei componenti del veicolo, la tensione della batteria del veicolo è aumentata da 450V a 950V o più, e il sistema di ricarica e distribuzione, il sistema di guida elettrica, il sistema di batterie e il sistema di gestione termica hanno tutti subito cambiamenti significativi. L'alta tensione aumenterà il costo di compressori, PTC e MCU di guida del motore. Rispetto ai sistemi di ricarica rapida 2C e 400V più maturi, il costo della piattaforma di tensione 950V aumenta di circa 6.500 yuan rispetto alla piattaforma di tensione 450V. In futuro, OEM nazionali e stranieri daranno priorità all'applicazione di piattaforme ad alta tensione di 800V e superiori nei modelli di fascia media e alta per creare una competitività differenziata. A lungo termine, man mano che il costo di componenti centrali come SiC e batterie di ricarica rapida diminuisce, anche i modelli di fascia media e bassa hanno la domanda di ricarica rapida, e c'è un trend a lungo termine per l'aggiornamento delle architetture elettriche a 800V e oltre.
Rispetto alla piattaforma di tensione 450V, con la stessa potenza del pacco, la piattaforma 950V è ottenuta aumentando il numero di celle della batteria in serie e riducendo la capacità di una singola cella della batteria. Il numero di batterie in serie aumenta. Se ci sono differenze tra le batterie, la vita della batteria verrà accorciata. Influenzato da questo, il sistema di batterie 800V ha aumentato i requisiti per la tecnologia di produzione delle celle e la consistenza. Con l'aumento del numero di stringhe di celle, la difficoltà di gestione della consistenza della batteria aumenta. Componenti e connettori come il chip principale del BMS (sistema di gestione della batteria) sul lato del veicolo, il chip di campionamento e il chip di isolamento della comunicazione tra i circuiti ad alta e bassa tensione devono essere rieletti. Allo stesso tempo, a causa della grande quantità di calore generata durante la ricarica rapida, aumenta il rischio di surriscaldamento, quindi è necessario un monitoraggio efficace e un'allerta precoce.
Nella tecnologia di ricarica lenta, poiché la corrente nel circuito esterno è piccola, la velocità di migrazione degli elettroni corrispondente è più lenta. In questo momento, la reazione degli ioni e degli elettroni nel circuito interno si adatta alla velocità degli elettroni nel circuito esterno. In questo ambiente, il potenziale dei due poli La differenza è sostanzialmente la stessa del potenziale di equilibrio. Nelle applicazioni di ricarica rapida, gli ioni di litio si staccano rapidamente dall'elettrodo positivo, causando una concentrazione estremamente alta di ioni di litio all'interno della batteria. L'aumento improvviso della concentrazione di ioni di litio provoca uno squilibrio di stress tra le particelle attive all'interno della batteria. Quando questo avviene Dopo che lo stress raggiunge la soglia, causerà la rottura e il danneggiamento delle particelle attive, riducendo non solo la vita della batteria di potenza, ma aumentando anche la sua resistenza interna. A causa dell'aumento della resistenza interna della batteria, la velocità di migrazione degli ioni e degli elettroni nel circuito interno rallenta. Allo stesso tempo, la velocità di neutralizzazione tra i due non riesce a tenere il passo con la velocità di migrazione degli elettroni nel circuito esterno. In questo 'veloce all'esterno ma lento all'interno' Sotto l'azione di , gli elettroni iniziano ad accumularsi sull'elettrodo, causando il potenziale dell'elettrodo a deviare dal potenziale di equilibrio, comunemente noto come polarizzazione.
L'accumulo dei fenomeni di polarizzazione causa problemi come la precipitazione del litio, la perdita di capacità e la generazione di calore nell'elettrodo negativo, limitando lo sviluppo della ricarica rapida. Attualmente, ci sono tre soluzioni mirate: granulazione secondaria, rivestimento superficiale in carbonio ed elettrodi negativi al silicio-carbonio.
La funzione degli additivi conduttivi è quella di raccogliere microcorrenti tra materiali attivi e tra materiali attivi e collettori di corrente per ridurre la resistenza di contatto degli elettrodi e accelerare la velocità di movimento degli elettroni. Attualmente, gli agenti conduttivi a base di carbonio possono essere divisi in cinque tipi: grafite conduttiva, nero di carbonio conduttivo, fibra di carbonio trinciata, nanotubi di carbonio e grafene. L'additivo conduttivo composto da nero di carbonio e nanotubi di carbonio è la forma di utilizzo più ideale. Secondo i dati di GGII, nel 2021, il nero di carbonio conduttivo rappresenta fino al 60% degli agenti conduttivi per batterie di potenza del mio paese, i nanotubi di carbonio rappresentano il 27%, il grafene e la grafite conduttiva rappresentano rispettivamente l'8% e il 4%.
Secondo i calcoli di GGII, la quantità aggiunta di agenti conduttivi tradizionali come il nero di carbonio conduttivo è circa il 3% del peso del materiale catodico, mentre la quantità aggiunta di nuovi agenti conduttivi come nanotubi di carbonio e grafene viene ridotta al 0,8%-1,5%. Il ruolo dell'agente conduttivo nell'elettrodo è quello di fornire un canale per il movimento degli elettroni. Se il contenuto dell'agente conduttivo è appropriato, si può ottenere una capacità di scarica più elevata e una migliore performance ciclica. Se il contenuto è troppo basso, ci saranno pochi canali conduttivi per gli elettroni, il che non è favorevole alla ricarica e scarica ad alta corrente; se è troppo alto, allora il contenuto relativo di materiali attivi viene ridotto e la capacità della batteria diminuisce. Con l'aumento del tasso di ricarica, è necessario utilizzare materiali di nero di carbonio conduttivi con una maggiore conducibilità. Per soddisfare le prestazioni di ricarica rapida, la proporzione di agente conduttivo aggiunto agli elettrodi positivi e negativi verrà ulteriormente aumentata. Con 4C, la domanda di 1GWh di nero di carbonio conduttivo aumenterà del 35% rispetto a 2C. La rivestimento in carbonio dei collettori di corrente aumenterà anche la domanda di nero di carbonio conduttivo.
La maggior parte dei dispositivi di potenza esistenti si basano su materiali semiconduttori al silicio. A causa delle limitazioni delle proprietà fisiche dei materiali al silicio, l'efficienza energetica e le prestazioni dei dispositivi hanno gradualmente raggiunto i loro limiti, rendendo difficile soddisfare le nuove esigenze in rapida crescita e in continua evoluzione per le applicazioni dell'energia elettrica. Con la sua eccellente resistenza all'alta tensione, resistenza alle alte temperature, bassa perdita e altre proprietà, i dispositivi di potenza al carburo di silicio possono soddisfare efficacemente i requisiti di alta efficienza, miniaturizzazione e leggerezza dei sistemi elettronici di potenza. Rispetto ai MOSFET a base di silicio delle stesse specifiche, i MOSFET a base di carburo di silicio hanno una dimensione significativamente ridotta fino a 1/10 dell'originale, e la resistenza di conduzione può essere ridotta almeno a 1/100 dell'originale. La perdita totale di energia dei MOSFET a base di carburo di silicio con le stesse specifiche può essere notevolmente ridotta del 70% rispetto agli IGBT a base di silicio. L'alta efficienza e le dimensioni ridotte del SiC risolvono in modo accurato le esigenze di autonomia dei veicoli elettrici, ricarica rapida e leggerezza.
Il valore dei semiconduttori di potenza nei veicoli tradizionali a combustibile è di 88 dollari per veicolo, mentre il valore dei semiconduttori di potenza nei veicoli elettrici puri è di 350 dollari per veicolo, o anche superiore. Il successivo approfondimento dell'intelligenza elettrica è previsto per guidare l'aumento continuo del contenuto di semiconduttori; dal punto di vista economico, con l'applicazione su larga scala del SiC, il prezzo dei dispositivi SiC dovrebbe essere circa 2 volte quello degli IGBT. Se si assume che il 70% dei semiconduttori di potenza sia completamente sostituito dal SiC, il valore di una bicicletta aumenterà da 2450 Yuan a circa 4.000 Yuan. D'altra parte, il SiC a livello di veicolo guida l'efficienza NEDC a aumentare del 3%. Per un modello da 100kwh, la potenza configurata viene ridotta equivalentemente di 2-3kwh, risparmiando circa 2.000 Yuan nei costi di copertura parziale. In futuro, la diluizione sarà fissata con l'espansione della capacità produttiva. Il progresso tecnologico e dei costi ha migliorato i rendimenti, e i costi continueranno a diminuire rapidamente, guidando il punto di svolta della parità dei costi dei veicoli SiC, accelerando l'estensione dei modelli ad alta tensione SiC ai modelli economici e aumentando il tasso di penetrazione dell'800V.
