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破除快速充电技术瓶颈需从四方面发力

作者：贺昕

来源：《中国计算机报》2016年第47期

制约电动汽车发展和普及的最关键问题之一，是储能电池的性能与应用水平。电动汽车快

速充电技术作为一个新的科技领域，已引发世界各国纷纷投入，通过研制新材料、软件定义电

池等方式，解决充电时间长、续航里程短等难题，并基于快速充电技术构建汽车电动化的城

市。

国外快速充电技术发展现状

⒈动力电池和材料产业成熟。新能源材料和动力电池是电动汽车走向普及的关键。国外主

要电池材料企业拥有先进的自主核心技术，生产规模较大，电池产品一致性好，使用寿命长，

动力锂电池被称为“新时代的汽油”。全球锂电正极材料目前是中、日、韩三国鼎立。其中，

日、韩两国锂电正极材料产业起步早，已占据锂电正极材料市场的高端领域。日本同时也是锂

电池负极材料和隔膜材料的主要产销国，全球动力电池企业的负极采购主要来自日本。整体而

言，日、韩的高功率动力电池竞争力强，对电池材料的能量密度、成本和安全控制都比较好，

生产管理控制更为规范。

⒉借助联盟与开放集聚优势。一方面，新能源汽车整车生产企业和电池研发生产企业紧密

结合，正在共同研制新能源汽车充电技术。比如，特斯拉汽车采用的就是松下18650电池。除

了与松下形成战略盟友关系外，特斯拉还与微软合作研发“软件定义电池”，携手进军快速充电

领域。另一方面，通过共同发布电动汽车充电标准，巩固联盟阵营。目前，全球直流快速充电

领域有三大阵营。第一阵营是包括丰田、日产、三菱等日本公司在内的CHAdeMO连接标

准。现有超过430家汽车制造商、充电器制造商等企事业团体加入，在全球范围分布最广泛，

充电桩数量最多。第二阵营是福特、通用汽车、大众、保时捷等欧洲品牌支持的SAEJ1772国

际标准。SAE标准与家用电力线网络联盟的（HomePlug）结合，使动力充电可以融入未来的

智能电网，兼容性强，潜力巨大。第三阵营则有电动轿跑车制造商特斯拉、电动客车企业普罗

泰拉等厂商，倡导开放各自的快充专利技术。专利开放模式旨在通过产业垄断形成事实标准。

无论联盟还是开放，其目的都是借推广技术之名，行拓展市场之实。

⒊新材料新技术不断突破。快速充电技术主要包括提高电池材料性能、改善电池组整体能

力、增加电池管理系统智能化等策略。基于新型材料的充电电池改善了物质的储能特性，充电

效率大大提高，各电池企业加快新型技术的实用化进程，电动汽车的快速充电前景广阔。

比之短期内电池新材料的发现、研制与技术突破的高难度，采用多种能源有效结合，以软

件方式改善电池管理等模式成为提升快速充电能力的新形态。在特斯拉的快速充电解决方案

中，光伏发电组件扮演了至关重要的角色。特斯拉超级充电站采用CIGS（铜铟镓硒）薄膜太

阳能光伏技术，并借助电网的支持来平衡光伏发电的供给以满足汽车充电的需求。微软和特斯

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拉还联合研发“软件定义电池”，即通过智能电池管理系统有效控制设备中的混合配臵电池，延

长电动汽车的电池续航能力。

⒋充电设施建设全面普及。整车开发与充电基础设施建设是电动汽车得以普及的两条腿。

目前，美、日等国都在积极推动本国乃至全球范围内的充电基础设施建设。

在日本，遍布各地的加油站甚至便利店的快速充电设施由“日本充电服务公司”统一运营，

所有充电桩的接口都要求标准化，以便于适应日本市场的所有电动车。在美国，传统的四大充

电桩服务商ChargPoint、ECOtality、NRG、Xatori的充电网络，加上新秀特斯拉的太阳能超级

充电站，投入使用的电动汽车充电桩已超过5万个。其中，特斯拉在全球已建有3608座超级

充电站，我国境内就有7座。

我国快速充电技术发展面临的瓶颈

⒈动力电池与材料整体能力滞后。动力电池快速充电产业链包括从材料到电池、电池组与

电池管理系统等上下游环节。

我国动力电池整体技术和产业能力薄弱。表现之一是缺乏自主核心技术。在锂离子动力电

池、镍氢动力电池等领域已形成系列产品，但部分材料如动力电池隔膜和关键生产设备仍依赖

进口。表现之二是，有些国内企业产品仍处于低端。锂电池企业技术水平不一，产品一致性较

差，电池在安全性、可靠性上与国际先进水平差距不小。表现之三