Aşırı şarj modunda, araç ucunda da bazı katı gereksinimler bulunmaktadır. Araç bileşenleri açısından, araç batarya voltajı 450V'den 950V veya daha yükseğe yükselmiş ve şarj ve dağıtım sistemi, elektrikli sürüş sistemi, batarya sistemi ve termal yönetim sistemi tüm önemli değişiklikler geçirmiştir. Yüksek voltaj, kompresörlerin, PTC'lerin ve motor sürücü MC'lerinin maliyetini artırır. Daha olgun 2C ve 400V hızlı şarj sistemlerine kıyasla, 950V voltaj platformunun maliyeti, 450V voltaj platformuna kıyasla yaklaşık 6,500 yuan artar. Gelecekte, yerli ve yabancı OEM'ler, farklılaştırılmış rekabet gücü yaratmak için orta ve yüksek sınıf modellerde 800V ve üzeri yüksek voltaj platformlarının uygulanmasına öncelik verecektir. Uzun vadede, SiC ve hızlı şarj bataryaları gibi temel bileşenlerin maliyeti düştükçe, orta ve düşük sınıf modellerin de hızlı şarj için talebi olacak ve elektriksel mimarilerin 800V ve üzerine yükseltilmesi uzun vadeli bir trend olacaktır.
450V voltaj platformu ile karşılaştırıldığında, aynı paket gücü koşulu altında, 950V platformu, pil hücrelerinin sayısını artırarak ve tek bir pil hücresinin kapasitesini azaltarak elde edilir. Serideki pil sayısı arttıkça, pil arasındaki farklar pil ömrünü kısaltacaktır. Bu durumdan etkilendiğinden, 800V pil sistemi, hücre üretim teknolojisi ve tutarlılık için artan gereksinimlere sahiptir. Hücre dizilerinin sayısı arttıkça, pil tutarlılık yönetiminin zorluğu artar. Araç ucundaki BMS (batarya yönetim sistemi) ana çipi, örnekleme çipi ve yüksek ve düşük voltaj devreleri arasındaki iletişim izolasyon çipi gibi bileşenler ve konektörler yeniden seçilmelidir. Aynı zamanda, hızlı şarj sırasında oluşan yüksek miktarda ısı, termal kaçınılmazlık riskini artırır, bu nedenle etkili izleme ve erken uyarı gereklidir.
Yavaş şarj teknolojisinde, dış devredeki akım küçük olduğundan, buna karşılık elektron göç hızı daha yavaştır. Bu durumda, iç devredeki iyonlar ve elektronların reaksiyonu, dış devredeki elektron hızına uygun hale gelir. Bu ortamda, iki kutup arasındaki potansiyel farkı genellikle denge potansiyeliyle aynıdır. Hızlı şarj uygulamalarında, lityum iyonları hızla pozitif elektroddan ayrılır, bu da batarya içinde son derece yüksek bir lityum iyon konsantrasyonuna neden olur. Aniden artan lityum iyon konsantrasyonu, batarya içindeki aktif parçacıklar arasında bir gerilim uyumsuzluğuna neden olur. Bu gerilim eşiği ulaştığında, aktif parçacıkların kırılmasına ve hasar görmesine neden olur, bu da güç bataryasının ömrünü azaltır ve iç direncini artırır. Bataryanın iç direncinin artması nedeniyle, iç devredeki iyon ve elektron göç hızı yavaşlar. Aynı zamanda, ikisi arasındaki nötralizasyon hızı, dış devredeki elektron göç hızıyla ayak uyduramaz. Bu 'dışarıda hızlı ama içeride yavaş' durumunda, elektronlar elektrotta birikmeye başlar, bu da elektrot potansiyelinin denge potansiyelinden sapmasına neden olur, bu durum genellikle polarizasyon olarak adlandırılır.
Polarizasyon olgusunun birikmesi, negatif elektrotta lityum çökmesi, kapasite kaybı ve ısı üretimi gibi sorunlara neden olur, bu da hızlı şarjın gelişimini sınırlar. Şu anda üç hedefe yönelik çözümler bulunmaktadır: ikincil granülasyon, yüzey karbon kaplama ve silikon-karbon negatif elektrotlar.
İletken katkı maddelerinin işlevi, aktif materyaller arasındaki mikro akımları ve aktif materyaller ile akım toplayıcılar arasındaki mikro akımları toplamak, elektrotların temas direncini azaltmak ve elektronların hareket hızını hızlandırmaktır. Şu anda, karbon bazlı iletken katkı maddeleri beş türe ayrılabilir: iletken grafit, iletken karbon siyahı, doğranmış karbon fiber, karbon nanotüpleri ve grafen. Karbon siyahı ve karbon nanotüpleri ile bileşiklenen iletken katkı maddesi en ideal kullanım şeklidir. GGII verilerine göre, 2021 yılında, karbon siyahı, ülkemizin güç bataryası iletken maddelerinin %60'ını oluştururken, karbon nanotüpleri %27'sini, grafen ve iletken grafit sırasıyla %8 ve %4'ünü oluşturuyor.
GGII hesaplamalarına göre, iletken karbon siyahı gibi geleneksel karbon siyahı iletken ajanların katot malzemesinin ağırlığının yaklaşık %3'ü kadar eklenirken, karbon nanotüp ve grafen gibi yeni iletken ajanların eklenme miktarı %0,8 ile %1,5 arasına düşürülmüştür. Elektrotta iletken ajanın rolü, elektronların hareket etmesi için bir kanal sağlamaktır. İletken ajanın içeriği uygun ise, daha yüksek deşarj kapasitesi ve daha iyi döngü performansı elde edilebilir. Eğer içerik çok düşükse, elektronlar için az sayıda iletken kanal olacaktır, bu da büyük akım şarj ve deşarj için uygun değildir; eğer çok yüksekse, o zaman aktif malzemelerin göreceli içeriği azalır ve pil kapasitesi azalır. Şarj hızı arttıkça, daha yüksek iletkenliğe sahip iletken karbon siyahı malzemeler kullanılmalıdır. Hızlı şarj performansını karşılamak için, pozitif ve negatif elektrotlara eklenen iletken ajanın oranı daha da artacaktır. 4C altında, 1GWh iletken karbon siyahı talebi, 2C'ye göre yaklaşık %35 artacaktır. Akım toplayıcıların karbon kaplaması da iletken karbon siyahı talebini artıracaktır.
Mevcut güç cihazlarının çoğu silikon yarıiletken malzemelere dayanmaktadır. Silikon malzemelerin fiziksel özelliklerinin sınırlamaları nedeniyle, cihazların enerji verimliliği ve performansı giderek sınırlarına yaklaşmış, elektrik enerjisi uygulamaları için hızla büyüyen ve değişen yeni talepleri karşılamak zorlaşmıştır. Mükemmel yüksek gerilim direnci, yüksek sıcaklık direnci, düşük kayıp ve diğer özellikleriyle, silikon karbür güç cihazları güç elektroniği sistemlerinin yüksek verimlilik, küçültme ve hafifletme gereksinimlerini etkili bir şekilde karşılayabilir. Aynı özelliklere sahip silikon tabanlı MOSFET'lerle karşılaştırıldığında, silikon karbür tabanlı MOSFET'lerin boyutu önemli ölçüde orijinalin 1/10'u kadar azaltılabilir ve on-direnç en azından orijinalin 1/100'üne kadar azaltılabilir. Aynı özelliklere sahip silikon karbür tabanlı MOSFET'lerin toplam enerji kaybı, silikon tabanlı IGBT'lere göre %70 oranında azaltılabilir. SiC'nin yüksek verimliliği ve küçük boyutu, elektrikli araçların menzili, hızlı şarjı ve hafifliği ihtiyaçlarını doğru bir şekilde çözer.
Geleneksel yakıtlı araçlardaki güç yarıiletkenlerinin değeri araç başına 88 ABD doları iken, saf elektrikli araçlardaki güç yarıiletkenlerinin değeri araç başına 350 ABD doları veya daha yüksektir. Elektrik zekasının daha da derinleşmesi, yarıiletken içeriğinin sürekli artmasını tetiklemesi beklenmektedir; ekonomik açıdan, SiC'nin büyük ölçekte uygulanmasıyla, SiC cihazlarının fiyatının IGBT'lerin yaklaşık 2 katı olması beklenmektedir. Eğer güç yarıiletkenlerinin %70'inin tamamen SiC ile değiştirildiği varsayılırsa, bir bisikletin değeri 2450 Yuan'dan yaklaşık 4.000 Yuan'a yükselecektir. Diğer yandan, araç seviyesinde SiC, NEDC verimliliğini %3 artırarak, 100kwh model için yapılandırılmış gücü 2-3kwh kadar azaltarak, kısmi koruma maliyetlerinde yaklaşık 2.000 Yuan tasarruf sağlar. Gelecekte, üretim kapasitesinin genişlemesiyle seyrelme sabitlenecek. Maliyet ve teknolojik ilerleme verimliliği artırdı ve maliyetler hızla düşmeye devam edecek, SiC araç maliyeti eşitliği eğrisinin dönüm noktasını sürükleyecek, SiC yüksek voltajlı modellerin ekonomik modellere hızla genişlemesini hızlandıracak ve 800V'nin penetrasyon oranını artıracaktır.
