In de overlaadmodus zijn er ook enkele strikte eisen voor de auto. Vanuit het oogpunt van voertuigcomponenten is de voertuigbatterijspanning gestegen van 450V naar 950V of hoger, en het laad- en distributiesysteem, het elektrische aandrijfsysteem, het batterijsysteem en het thermisch beheersysteem hebben allemaal ingrijpende veranderingen ondergaan. Hoge spanning zal de kosten van compressoren, PTC's en motorrijstuur-MCU's verhogen. Vergeleken met de meer volwassen 2C- en 400V-snelladingsystemen, stijgt de kostprijs van het 950V-spanningsplatform met ongeveer 6.500 yuan in vergelijking met het 450V-spanningsplatform. In de toekomst zullen binnenlandse en buitenlandse OEM's prioriteit geven aan de toepassing van 800V en hogere hoogspanningsplatforms in middelgrote tot hoogwaardige modellen om gedifferentieerde concurrentievoordelen te creëren. Op de lange termijn, naarmate de kosten van kerncomponenten zoals SiC en snel opladende batterijen afnemen, hebben ook middelgrote tot laagwaardige modellen behoefte aan snel opladen, en is er een langetermijntrend voor het upgraden van elektrische architecturen naar 800V en hoger.
Vergeleken met het 450V-spanningsplatform, onder dezelfde pakketkracht wordt het 950V-platform bereikt door het aantal batterijcellen in serie te verhogen en de capaciteit van een enkele batterijcel te verlagen. Het aantal batterijen in serie neemt toe. Als er verschillen zijn tussen batterijen, zal de levensduur van de batterij worden verkort. Hierdoor heeft het 800V-batterijsysteem zijn eisen voor celproductietechnologie en consistentie verhoogd. Naarmate het aantal celreeksen toeneemt, neemt de moeilijkheidsgraad van het beheer van batterijconsistentie toe. Componenten en connectoren zoals de hoofdchip van de BMS (batterijbeheersysteem) aan de voertuigzijde, de bemonsteringschip en de communicatie-isolatiechip tussen de hoog- en laagspanningscircuits moeten opnieuw worden geselecteerd. Tegelijkertijd, vanwege de grote hoeveelheid warmte die tijdens snel opladen wordt gegenereerd, neemt het risico op thermische runaway toe, dus effectieve monitoring en vroegtijdige waarschuwing zijn vereist.
In langzaam opladenstechnologie, omdat de stroom in het externe circuit klein is, is de overeenkomstige elektronmigratiesnelheid langzamer. Op dat moment is de reactie van ionen en elektronen in het interne circuit aangepast aan de elektronsnelheid in het externe circuit. In deze omgeving is het potentiaalverschil tussen de twee polen in principe hetzelfde als het evenwichtspotentiaal. In snellaadtoepassingen vallen lithiumionen snel van de positieve elektrode af, wat resulteert in een extreem hoge lithiumionenconcentratie binnen de batterij. De plotselinge toename van de lithiumionenconcentratie veroorzaakt een stressmismatch tussen de actieve deeltjes binnen de batterij. Wanneer deze stress de drempel bereikt, zal dit de actieve deeltjes doen breken en beschadigen, wat niet alleen de levensduur van de krachtbatterij vermindert, maar ook de interne weerstand ervan verhoogt. Als gevolg van de toename van de interne weerstand van de batterij vertraagt de migratiesnelheid van ionen en elektronen in het interne circuit. Tegelijkertijd kan de neutralisatiesnelheid tussen de twee niet bijbenen met de migratiesnelheid van elektronen in het externe circuit. Onder invloed van deze 'snel aan de buitenkant maar langzaam aan de binnenkant', beginnen elektronen zich op te hopen bij de elektrode, wat de elektrodepotentiaal doet afwijken van het evenwichtspotentiaal, wat algemeen bekend staat als polarisatie.
De ophoping van polarisatiefenomenen veroorzaakt problemen zoals lithiumprecipitatie, capaciteitsverlies en warmteontwikkeling in de negatieve elektrode, wat de ontwikkeling van snel opladen beperkt. Momenteel zijn er drie gerichte oplossingen: secundaire granulatie, oppervlaktekoolstofcoating en silicium-koolstof negatieve elektroden.
De functie van geleidende additieven is om microstromen te verzamelen tussen actieve materialen en tussen actieve materialen en stroomcollectoren om de contactweerstand van elektroden te verminderen en de bewegingssnelheid van elektronen te versnellen. Op dit moment kunnen op koolstof gebaseerde geleidende middelen worden onderverdeeld in vijf typen: geleidend grafiet, geleidend koolstofzwart, gehakte koolstofvezel, koolstofnanobuizen en grafeen. Het geleidende additief samengesteld met koolstofzwart en koolstofnanobuizen is de meest ideale vorm van gebruik. Volgens gegevens van GGII vertegenwoordigt geleidend koolstofzwart in 2021 tot wel 60% van de geleidende middelen voor batterijen in mijn land, koolstofnanobuizen vertegenwoordigen 27%, grafeen en geleidend grafiet respectievelijk 8% en 4%.
Volgens berekeningen van GGII is de toevoeghoeveelheid van traditionele koolstofzwarte geleidende middelen zoals geleidend koolstofzwart ongeveer 3% van het gewicht van het kathodemateriaal, terwijl de toevoeghoeveelheid van nieuwe geleidende middelen zoals koolstofnanobuizen en grafeen wordt teruggebracht tot 0,8%-1,5%. De rol van het geleidende middel in de elektrode is om een kanaal te bieden voor elektronen om zich te verplaatsen. Als de inhoud van het geleidende middel passend is, kan een hogere ontlaadcapaciteit en betere cyclische prestaties worden verkregen. Als de inhoud te laag is, zullen er weinig geleidende kanalen zijn voor elektronen, wat niet bevorderlijk is voor het laden en ontladen met grote stromen; als het te hoog is, dan wordt het relatieve gehalte aan actieve materialen verminderd en wordt de batterijcapaciteit verminderd. Naarmate de laadsnelheid toeneemt, moeten geleidende koolstofzwarte materialen met een hogere geleidbaarheid worden gebruikt. Om te voldoen aan de eisen voor snel opladen, zal het aandeel van het geleidende middel dat aan de positieve en negatieve elektroden wordt toegevoegd verder worden verhoogd. Onder 4C zal de vraag naar 1GWh geleidend koolstofzwart met ongeveer 35% toenemen in vergelijking met 2C. Het koolstofcoaten van huidige verzamelaars zal ook de vraag naar geleidend koolstofzwart verhogen.
De meeste bestaande vermogensapparaten zijn gebaseerd op silicium halfgeleidermaterialen. Vanwege de beperkingen van de fysieke eigenschappen van siliciummaterialen zijn de energie-efficiëntie en prestaties van de apparaten geleidelijk aan hun grenzen gekomen, waardoor het moeilijk is om te voldoen aan de snel groeiende en veranderende nieuwe eisen voor elektrische energietoepassingen. Met zijn uitstekende eigenschappen zoals hoge spanningsbestendigheid, hoge temperatuurbestendigheid, lage verliezen en andere eigenschappen, kunnen siliciumcarbide vermogensapparaten effectief voldoen aan de eisen van hoge efficiëntie, miniaturisatie en lichtgewicht van vermogenselektronische systemen. In vergelijking met op silicium gebaseerde MOSFET's van dezelfde specificaties, kunnen op siliciumcarbide gebaseerde MOSFET's aanzienlijk kleiner worden gemaakt tot 1/10 van het origineel, en de aan-weerstand kan worden verminderd tot minstens 1/100 van het origineel. Het totale energieverlies van op siliciumcarbide gebaseerde MOSFET's met dezelfde specificaties kan aanzienlijk worden verminderd met 70% in vergelijking met op silicium gebaseerde IGBT's. De hoge efficiëntie en kleine omvang van SiC lossen nauwkeurig de behoeften op van elektrische voertuigen op het gebied van actieradius, snel opladen en lichtgewicht.
De waarde van vermogenshalfgeleiders in traditionele brandstofvoertuigen is US$88 per voertuig, terwijl de waarde van vermogenshalfgeleiders in volledig elektrische voertuigen zo hoog is als US$350 per voertuig, of zelfs hoger. De verdere ontwikkeling van elektrische intelligentie zal naar verwachting leiden tot een voortdurende stijging van de halfgeleiderinhoud; vanuit een economisch perspectief, met de grootschalige toepassing van SiC, wordt verwacht dat de prijs van SiC-apparaten ongeveer 2 keer zo hoog zal zijn als die van IGBT's. Als wordt aangenomen dat 70% van de vermogenshalfgeleiders volledig worden vervangen door SiC, zal de waarde van een voertuig stijgen van 2450 Yuan naar ongeveer 4.000 Yuan. Aan de andere kant zorgt SiC op voertuigniveau ervoor dat de NEDC-efficiëntie met 3% toeneemt. Voor een model van 100 kWh wordt de geconfigureerde kracht equivalent verminderd met 2-3 kWh, wat ongeveer 2.000 Yuan bespaart aan gedeeltelijke afdekkingskosten. In de toekomst zal de verdunning worden vastgesteld met de uitbreiding van de productiecapaciteit. Kosten- en technologische vooruitgang hebben de opbrengsten verbeterd, en de kosten zullen blijven dalen, waardoor het omslagpunt van SiC-voertuigkostenpariteit wordt versneld, de uitbreiding van SiC-hoogspanningsmodellen naar economische modellen wordt versneld en het penetratiepercentage van 800V wordt verhoogd.
