隨著高壓快充產(chǎn)業(yè)鏈逐步成熟，下游車企加速推出高壓快充車型，我們認為2023年有望成為800V高壓快充車型放量元年；而高壓快充帶來的高效補能，以及后期超充樁配套的持續(xù)完善以及規(guī)模化帶來產(chǎn)業(yè)鏈持續(xù)降本，有望驅(qū)動高壓快充車型滲透率持續(xù)提升。

摘要

高電壓平臺+高倍率電芯驅(qū)動新能源車進入4C+快充時代。隨著高倍率電芯材料的突破、800V高壓零部件產(chǎn)業(yè)鏈的完善以及電池?zé)o模組結(jié)構(gòu)帶來冷卻效率提升，快充技術(shù)迭代到4C+水平，補能效率進一步提升。由于電流提升存在上限，我們認為全系800V高壓快充憑借顯著的能效優(yōu)勢有望成為快充技術(shù)的主流路徑。全球車企也在加速布局800V高壓快充平臺并發(fā)布相關(guān)車型，以圖搶占高壓快充新高地，我們認為2023年有望成為800V高壓快充車型放量元年，中性/樂觀預(yù)期下，2025年800V高壓快充乘用車有望達到202.8/356.1萬輛，對應(yīng)滲透率9.1%/16.0%。

高壓快充驅(qū)動電池材料、結(jié)構(gòu)及零部件迭代升級，單車配套價值量顯著提升。在800V高壓快充趨勢下，電池的充放電倍率從當前1-2C提升至3-6C，涉及負極和電解液材料體系的改進。800V高壓快充也帶來電芯級的散熱需求的提升，液冷板、導(dǎo)熱膠和隔熱材料等電池?zé)峁芾碛瓉碇厮?，無模組化的結(jié)構(gòu)設(shè)計也驅(qū)動電池母排呈大尺寸、集成化趨勢發(fā)展。此外，800V高壓快充對功率器件、高壓直流繼電器、熔斷器的耐壓需求大幅提升，帶動相關(guān)零部件產(chǎn)品升級。根據(jù)我們測算，受益高壓快充放量彈性Top5（用高壓快充市場空間/總市場空間）賽道分別是功率器件/LIFSI/液冷板/碳包覆材料/導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠，中性預(yù)期下，2025年高壓快充帶來的市場空間分別為90.5/22.9/26.5/7.6/13.7億元。

高壓快充帶來超充樁建設(shè)需求，驅(qū)動充電設(shè)備向分體式、配儲、液冷、高功率趨勢發(fā)展。高壓快充趨勢下，考慮到充電樁功率向下兼容的問題，具備柔性調(diào)配能力的分體式充電樁或?qū)⒊蔀橹髁?。同時，高壓快充在短時間內(nèi)會增大充電站乃至電網(wǎng)的負荷，增配儲能有望解決擴容壓力，驅(qū)動高壓快充加速落地。此外，高壓快充也驅(qū)動充電模塊向大功率、液冷趨勢升級，散熱需求的提升也帶動液冷充電線需求的提升。

正文

破解里程焦慮，新能源車進入高壓快充新時代

緩解補能焦慮，電動汽車快充步入4C+時代。補能焦慮是制約新能源車滲透率持續(xù)提升的關(guān)鍵因素之一，而快充技術(shù)是緩解補能焦慮的有效途徑。根據(jù)《中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2023-2025）》，在電動汽車推廣初期，消費者對充電速度關(guān)注不多，電動汽車補能方式以慢充為主，充電倍率在0.5C以下；隨著電動汽車的加速滲透、電池容量的不斷增加，原有補能效率已不能滿足用戶需求，驅(qū)動電動汽車充電技術(shù)得到突破，充電倍率從1C迅速演進到2C。根據(jù)《中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2023-2025）》，由于高倍率快充技術(shù)尚不成熟、供應(yīng)鏈不完善，當前電動汽車的主流充電倍率在1C-2C左右，普遍采用400V電壓平臺，充電功率達到100kW左右，30%-80%SOC平均充電時長在30min及以上，與燃油車不到10min的補能時間相比差距較大。隨著高倍率電芯材料的突破、800V高壓零部件產(chǎn)業(yè)鏈的完善以及電池?zé)o模組結(jié)構(gòu)帶來冷卻效率的提升，快充技術(shù)進一步從2C迭代到4C乃至更高倍率水平，補能效率得到進一步提升，30%-80%SOC充電時長有望壓縮在10min以內(nèi)。2021年9月，搭載巨灣3C倍率電池的廣汽AION V Plus車型量產(chǎn)。2022年6月，寧德時代發(fā)布新款4C倍率麒麟電池，并于1Q23實現(xiàn)量產(chǎn)，電動汽車有望步入4C+超級快充時代。

圖表1：快充技術(shù)發(fā)展歷程

資料來源：中國電力企業(yè)聯(lián)合會等《中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2023-2025）》（2023），廣汽埃安《廣汽埃安高壓快充技術(shù)應(yīng)用及展望》（2021），中金公司研究部

超快充的實現(xiàn)路徑包括大電流和高電壓兩條，高壓快充更具效率?；凇俺潆姇r間（h）=電池充電電量（kWh）/充電功率（kW）”的原理，在充電電量一定的情況下，增大充電功率可以縮短充電時長，提升充電速率。而充電功率由電壓和電流共同決定（功率（kW）=電壓（V）×電流（A）），因此大功率充電可以通過增大電流和提高電壓兩種方式實現(xiàn)。

大電流快充：優(yōu)點在于可以更好地兼容現(xiàn)有充電網(wǎng)絡(luò)，改造周期短。缺點在于需要加大線纜的截面積來增加通流能力，由此帶來的充電部件體積和重量的增加會影響用戶操作的便利性，線纜粗細也限制了大電流路徑的上限，使其不能滿足更高倍率的充電需求；同時根據(jù)熱力學(xué)公式“”，充電電流（I）的增大會導(dǎo)致產(chǎn)熱量過高，從而導(dǎo)致更高的熱損耗和更低的轉(zhuǎn)化效率，也會對電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)造成較大負擔(dān)；此外，最大功率充電僅可在10%-30%SOC條件下實現(xiàn)，在30%-90%SOC條件下充電功率會大幅下降。該路徑的應(yīng)用以特斯拉Model 3為代表，其V3超充樁的充電電壓為400V，最大充電電流超過600A，最大充電功率為250kW，30分鐘可充80%電量。

高電壓快充：優(yōu)點在于充電功率相同條件下，電壓越高則電流越小，由產(chǎn)熱量導(dǎo)致的功率損耗也越小，能量轉(zhuǎn)換效率高；同時在電流不變時，電壓越大則電機功率越大，電機驅(qū)動效率也越高；此外，相較于大電流，高電壓路徑可在更寬的SOC范圍內(nèi)實現(xiàn)高功率充電。缺點在于串聯(lián)升壓對電芯一致性提出了更高的要求，同時對于充電端和車端有更為嚴苛的耐高壓需求，對現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施升級改造周期更長。該路徑的應(yīng)用以德系車企和國內(nèi)自主品牌為代表，電壓平臺從400V提升至800V。其中小鵬G9是國內(nèi)首款搭載800V高壓平臺的量產(chǎn)車型，峰值充電功率達400kW，配合小鵬自建的超快充樁可實現(xiàn)充電5min續(xù)航200km，10%-80%SOC充電時長為15min。

圖表2：大電流和高電壓路徑優(yōu)缺點對比

資料來源：高工鋰電，特斯拉官網(wǎng)，中國汽車報，美國能源部《Enabling Fast Charging A Technology Gap Assessment》（2017），中金公司研究部

實現(xiàn)高壓快充的系統(tǒng)架構(gòu)共三類，看好純800V電壓平臺成為主流。由于電流提升存在上限，且高壓快充具備熱損耗小、能量轉(zhuǎn)換效率高、技術(shù)難度更小且成本相對可控等優(yōu)勢，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈已基本成熟條件下或?qū)⒊蔀榭斐涞闹髁髀窂?。目前能夠?qū)崿F(xiàn)高壓快充的系統(tǒng)架構(gòu)包括純800V電壓平臺、兩個400V電池組組合使用以及800V電池組搭配DC/DC轉(zhuǎn)換器三種方案。遠期來看，隨著相關(guān)技術(shù)的成熟及規(guī)?；当镜膶崿F(xiàn)，全系統(tǒng)800V高壓平臺憑借其顯著的能效優(yōu)勢有望成為主流。

純800V電壓平臺。電池包、電機電控以及充電接口均達到800V，OBC、DC/DC、PTC以及空調(diào)壓縮機均重新設(shè)計適配，以滿足800V高電壓平臺要求。其優(yōu)點在于整體設(shè)計更安全可靠，體系能量轉(zhuǎn)換效率更高、利于長期整車成本下降等；缺點在于對電池系統(tǒng)安全要求更高，短期內(nèi)由于零部件升級車端成本更高。

兩個400V電池組組合使用。采用兩個400V電池組，通過高壓配電盒的設(shè)計進行組合使用?？斐鋾r，電池組串聯(lián)成800V平臺；運行時，電池組并聯(lián)成400V平臺以適應(yīng)400V高壓部件。其優(yōu)點在于僅需升級BMS系統(tǒng)，改造成本低；缺點在于技術(shù)復(fù)雜，串聯(lián)增多導(dǎo)致電池成本增加，且對充電效率提升有限。

800V電池組搭配DC/DC轉(zhuǎn)換器。整車搭載一個800V電池組，在電池組和其他高壓部件之間增加一個額外的DC/DC將800V電壓降至400V，車上其他高壓部件均采用400V電壓平臺。其優(yōu)點在于沿用現(xiàn)有架構(gòu)，僅需升級動力電池和一個額外的DC/DC，成本較低；缺點在于電壓經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生能量損耗，能量轉(zhuǎn)換效率低。

圖表3：實現(xiàn)高壓快充的三類系統(tǒng)架構(gòu)對比

資料來源：美國能源部《Enabling Fast Charging: A Technology Gap Assessment》（2017），汽車電子與軟件，中金公司研究部

各車企加速布局800V高壓快充，2023有望成為放量元年。自2019年保時捷Taycan全球首次推出800V高電壓電氣架構(gòu)以來，全球車企開始加速布局800V高壓充電平臺技術(shù)并發(fā)布相關(guān)車型，以圖搶占大功率快充新高地。

國內(nèi)：主流車企加速布局高壓快充車型，2023有望成為放量元年。2022年之前市場上僅有廣汽AION V plus等幾款800V車型上市，且受限于樁端功率，無法達到預(yù)期峰值充電功率。比亞迪、長安阿維塔、小鵬、北汽極狐、長城、理想、極氪、嵐圖等國內(nèi)主流車企相繼推出或計劃推出800V高壓平臺以及搭載車型，快充性能基本可達到充電10min續(xù)航增加200km以上，2023年有望成為高壓快充車型放量元年。為配套高壓快充車型推廣，小鵬、蔚來、理想、廣汽埃安等車企也以自建超充樁的方式積極推進高壓大功率直流充電樁網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

海外：頭部車企在高壓快充布局領(lǐng)先。2020年，現(xiàn)代發(fā)布E-GMP平臺，隨后推出包括IONIQ5在內(nèi)多款800V車型。2021年奧迪自研PPE平臺面世，并推出A6 etron等800V高壓快充車型。奔馳、寶馬、大眾等也分別推出800V高壓電氣平臺，并公布800V車型量產(chǎn)上市規(guī)劃。

圖表4：國內(nèi)外車企加速布局高壓快充

資料來源：公司官網(wǎng)，蓋世汽車，汽車之家，中金公司研究部

高壓快充技術(shù)驅(qū)動產(chǎn)業(yè)鏈升級

圖表5：高壓快充技術(shù)驅(qū)動產(chǎn)業(yè)鏈升級，我們預(yù)計細分市場空間有望擴容

資料來源：乘聯(lián)會，Marklines，GGII，各細分賽道公司公告等，中金公司研究部；備注：充電樁測算僅考慮公共充電場景

2.1 電池：電芯倍率性提升、電池包結(jié)構(gòu)趨向無模組化

目前主流的動力電池為容量型，充電倍率1-2C；高壓快充下，動力電池需往功率型方向做調(diào)整，將充電倍率提升到3C以上、涉及材料本征的改進；同時，由于快充帶來更嚴苛的散熱需求，亦將帶來電池結(jié)構(gòu)的優(yōu)化：

電池性能：高壓快充趨勢下，電池的充放電倍率需從當前1-2C提升至3-5C，需要電池廠對材料體系做相應(yīng)的改進和調(diào)整，解決快充所帶來的熱效應(yīng)、鋰析出效應(yīng)、機械效應(yīng)等負面問題，核心涉及到負極和電解液配方優(yōu)化；

電池結(jié)構(gòu)：1）電芯結(jié)構(gòu)上，相比400V平臺、800V平臺需要串聯(lián)更多電芯，因此其對電芯之間的一致性要求更高，圓柱電池相比方形電池在一致性方面具備天然優(yōu)勢，我們看好大圓柱電池在高壓快充領(lǐng)域的應(yīng)用推廣，大圓柱無極耳的設(shè)計亦帶來倍率性能提升；2）電池包結(jié)構(gòu)方面，由于高壓快充過程電流較大、發(fā)熱量明顯，需提升整包散熱效率，而電芯級冷卻可通過增加散熱面積提升散熱性能、是解決高壓快充過程散熱問題的有效方案，如麒麟電池包，通過電芯間水冷設(shè)計、散熱面積較傳統(tǒng)電池包方案擴大4倍；而要實現(xiàn)電芯級冷卻，需要打通電池包內(nèi)部的結(jié)構(gòu)屏障，我們認為會加速驅(qū)動整包設(shè)計向無模組化演進。

電池廠加速布局高倍率電芯，同時也推出相應(yīng)的電池包解決方案。在高壓快充趨勢下，電池廠亦加速布局高倍率電芯的開發(fā)，從電池廠披露的產(chǎn)品數(shù)據(jù)以及終端反饋看，寧德時代、欣旺達在快充電池技術(shù)上處于行業(yè)較領(lǐng)先位置，充電過程平均可達到4C標準（部分電池廠僅在某一區(qū)間達到4C），其中欣旺達主要得益于在消費電池以及HEV電池領(lǐng)域的積累，產(chǎn)品屬于功率型、充放電倍率較高，目前已配套小鵬G9；而寧德時代麒麟電池超快充版本亦有望落地理想MEGA[1]。電池包結(jié)構(gòu)方面，主要電池廠均推出了匹配高倍率電芯的系統(tǒng)解決方案，基本上具備無模組的CTP設(shè)計。

圖表6：各家電池廠高壓快充技術(shù)進展（截至2023年8月11日）

資料來源：各公司官網(wǎng)，工信部，中金公司研究部

2.2 電池材料：高壓快充需負極、電解液材料體系改進

負極：高壓快充有望帶動負極材料體系升級

負極是提高電池倍率性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前高壓快充條件下石墨負極的應(yīng)用存在一定瓶頸：1）石墨層的各向異性以及層間距較窄使得鋰離子只能在石墨層之間平行移動，降低了鋰離子的擴散系數(shù)；2）鋰離子在嵌入石墨層的過程中是從邊緣嵌入，擴散路徑較長，表現(xiàn)出較差的倍率性能；3）石墨層是由微弱的范德華力連接，在鋰離子嵌入的過程中伴隨著溶劑分子的嵌入，可能導(dǎo)致石墨層的剝落；4）石墨層的嵌鋰電位和鋰離子的沉積電位比較接近，充電速度過快時，鋰離子易在石墨表面析出、形成鋰枝晶，可能會刺穿隔膜進而造成電池短路和嚴重的安全隱患。因此，對傳統(tǒng)石墨負極材料進行改性，通過摻硅、碳包覆、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等新材料的應(yīng)用，能夠提高鋰離子的嵌入通道與擴散速度，從而提高負極的倍率性能。