充電樁又一重大突破，你知道嗎？

來源：發布時間：2024-07-24

進入2024年，新能源汽車市場增勢不減，多家新能源車企一季度維持上升勢頭，為全年的良好發展開了個好頭。繼去年31.6%的滲透率之后，2024年新能源汽車的銷量占比有望進一步提升。

除了扎堆推出更具競爭力的新能源車型之外，車企也在密集地布局充電網絡。過去兩年，800V高壓平臺、4C充電技術相繼落地，全方面快充時代已然臨近。特斯拉、小鵬、理想、極氪、華為等企業在全國各地加快建設超充站和超充樁，通過提供更高的充電功率和補能效率，為終端用戶帶來進化的充電體驗，消除里程焦慮。

政策端，國家對新能源汽車充電設施的大力扶持，正在推動其成為新興的熱門市場。早在2020年，新能源充電樁就已被納入“新基建”七大重點領域之一，經過多年發展，已頗具成效。據中國充電聯盟統計，2023年全年，充電基礎設施增量為338.6萬臺，樁車增量比為1：2.8，這意味著充電樁的建設速度能夠基本滿足新能源汽車的快速發展。

當目光聚焦到充電樁產業鏈，下游企業對大功率超充、直流快充、液冷散熱等需求日趨旺盛，這種需求傳導至上游的充電設備元器件供應商，包括充電槍、充電線纜、功率模塊、控制器等元器件必須作出相應的升級，并且符合耐高溫、耐高壓等安全性要求，以支持更高規格充電樁的落地應用。

在充電樁的設計中，材料的選擇至關重要。尤其對于導熱、密封、絕緣、阻燃等指標，需要在材料方面有所突破，其中就包括有機硅材料。有機硅可以作為導熱膠、密封劑、粘結劑等，廣泛應用于充電樁的熱管理、充電防護、功率模塊等重要部件，在充電樁元器件中發揮關鍵作用。超充技術的普及，給充電設施帶來哪些挑戰？新能源汽車想獲得接近燃油車的補能體驗，必須在充電效率上全方面提升，這也是為什么車企在推廣800V高壓平臺的同時，還在力爭為消費者帶來4C甚至5C超充技術。

2023年8月，寧德時代推出了磷酸鐵鋰4C超充電池——神行超充電池，宣稱實現充電10分鐘，續航400公里。在此之后，4C快充愈發頻繁地進入消費者的視野。

4C超充究竟是如何定義的？簡單來說，XC指的是充電倍率，即電池在充電時能夠接受的比較大充電電流與電池額定容量的比值，用C表示，通常用來描述充電速度的快慢。具體來看，如果車輛搭載100kWh電池組，在2C左右倍率下，充電功率可以達到200kW左右；在4C左右倍率下，充電功率可以達到400kW左右；在6C倍率下，充電功率可以達到600kW左右。總之，充電倍率越高，充電速度越快。

若想真正實現超充的普及，除了動力電池和高壓平臺，也要適配高功率的直流充電樁。充電樁的功率輸出能力以及電源供應的穩定性會影響充電倍率。高功率的充電樁和穩定的電源可以提供更高的充電倍率。

充電樁主要由充電槍、充電線纜、殼體、控制模塊、熱管理模塊、充電保護模塊等部件組成，從交流慢充升級到直流快充，再過渡到今后可能會逐漸普及的超級快充，所有部件都需要迭代升級，以適應充電功率的變化。

其實在超充技術之前，在充電樁從交流慢充向直流快充發展的過程中，已經大致解決了諸如成本過高、電網負擔、兼容性、電池壽命、安裝難等問題。

而在直流快充技術的基礎之上，超級快充提供了更高充電倍率，因此充電樁需要承擔的功率更高，電流更大，發熱量也更高。與此同時，還需要解決充電樁的尺寸和重量過大、線纜柔韌性要求更嚴格的問題。

對充電槍而言，為了實現快速充電，超級充電槍需要能夠傳輸大電流。這要求充電槍具備良好的導電性能和散熱設計，以確保安全和高效的電流傳輸。

超充技術還需要配備完善的安全保護機制，包括過流保護、過壓保護、短路保護等。充電樁和充電槍應具備監測和保護功能，以防止充電過程中發生故障和危險。

不僅于此，由于高功率充電會產生大量的熱量，充電樁和充電槍需要配備有效的冷卻系統，以防止過熱，其中包括風扇、散熱片、水冷等散熱方式。充電設施的升級，對材料有哪些要求？隨著充電功率的提高，充電樁不僅需要設計更先進的結構，滿足高功率下的導熱性能，同時，在材料端，采用絕緣性強、耐高溫、高導熱的材料勢在必行。

以充電樁的熱管理系統為例，區別于傳統的風冷，超充需要更多使用液冷來解決效率和散熱的問題。目前市場上采用比較多多的液冷方式是水基冷卻和油基冷卻。水冷散熱性能更好，成本更低，也更環保；油冷則具備良好的電絕緣性，較低的蒸發率和化學穩定性。

過去數年，油冷電纜用于超級充電槍，取得了先發優勢，目前有一些廠家已經開發了油冷超級充電樁和充電槍，但隨著運行時間的推移，油冷的成本劣勢愈發凸顯，如今開始有更多的廠家研究并測試水冷電纜和水冷超級充電槍。

水冷電纜和水冷超級充電槍的工作原理是，水冷管設計在多股充電導線外，管子中間通水，依靠管子本身的導熱性，將多股充電線纜產生的熱量傳導給管子中間的冷卻液，這些冷卻液通過電子泵與外界進行熱交換，實現電纜和超級充電槍對溫度的控制。

基于此原理，以往許多廠商采用普通的尼龍管作為水冷電纜中間的水冷管，由于選用 PA材質，導熱系數只有0.2W/m·K。當電流超過400A后，溫升急劇加快，此時由于水冷管的導熱系數不夠，導致熱量不能及時傳導出去。經過計算發現，基于目前線纜的常見結構，若想達到高電流快速充電的目標，冷水管的導熱系數必須大幅提高，至少需要1.5W/m·K 以上。因此，產業鏈上下游越來越重視高導熱材料的創新應用，導熱硅膠管成為超充充電樁熱管理的關鍵部件之一。 from clipboard