2023年800V高压快充新技术专题报告：宁德时代“神行”4C超充电池发布，开启材料端技术进步新篇章

宁德时代发布“神行”4C超充电池，实现平价超充

1.1 宁德时代发布“神行”磷酸铁锂4C超充电池，实现平价超充

2023年8月16日，宁德时代发布“神行”超充电池新品发布会，是全球首款磷酸铁锂4c超充电池。为了解决 电动车用户群体从先锋用户走向大众用户，以及需求从续航里程转向补能效率，新产品的定位为实现普通大 众的快速补能。 全球首款磷酸铁锂4c超充电池，充电10min，神行800里（400km）。低温性能方面，-10℃下实现30分钟 充电80%SOC；续航里程达到700km，实现超长续航。

1.2 材料、结构、体系全方位创新

材料、结构、体系全方位创新，实现4C超充。实现快充需要电池各材料环节共同技术创新，宁德时代通 过超电子网正极、石墨快离子环、超高导电解液配方、超薄SEI膜、高孔隙率隔离膜等材料创新，共同为 4C超充的实现打下基础。宁德时代4C超充电池计划2023年底量产，2024年一季度上市。

材料端：快充带来电池材料的升级需求

2.1 材料端：快充带来电池材料的升级需求

材料端：快充带来电池材料的升级需求，电池快充难点：平衡高能量密度和倍率性能， 同时高倍率会带来更为严重的析锂副反应和产热效应， 造成电池的安全性降 低。 通过改善负极、电解液、正极、隔膜等提高锂离子电池的快充循环性能。

2.2 负极：快充关键破局点，包覆与梯度分层极片设计

负极：快充主要限制因素，表面析锂+体相扩散，负极为快充主要限制因素。 由于动力学条件相对比较差， 因此在快速充电的过程中容易发生表面析锂的反应， 进而减少 负极可供Li嵌入的有效面积， 一方面降低电池容量、 增加内容、 减少寿命， 另一方面界面晶体生长， 影响安全性。 石墨层状结构决定了锂离子必须从材料的端面嵌入，并逐渐扩散至颗粒内部，导致扩散路径较长，快充性能不佳。

负极：包覆与梯度分层极片构建快离子环，从理论角度上来看，增强石墨的快充能力有以下两种策略： 强化单一相扩散，指强化锂离子在石墨颗粒内部或在电解液中 的扩散能力；增强界面动力学，指加速锂离子的去溶剂化，提高锂离子在固体电解质界面(SEI)膜的迁移能力。 宁德时代提出二代快离子环技术，对石墨表面改性（修饰多孔包覆层），为电流传导搭建高速公路。另外，多梯度分层极 片设计，实现快充与续航的平衡。

负极：造粒/二次造粒影响快充性能，造粒影响石墨颗粒的大小、 分布和形貌， 从而影响倍率性能等。  小颗粒石油焦、 针状焦通过二次造粒得到较大粒度产品， 与同粒度产品相比， 能有效 缩短锂离子的扩散路径， 提高倍率 性能， 同时也能提高材料的高低温性能和循环性能。

负极：硅负极是面向快充的更好选择，硅负极可从各个方向提供锂离子嵌入和脱出的通道，而石墨只能从层状端面方向提供，因此硅负极是面向快充的更好选择。 硅碳复合（Si-CNTs）提供了解决硅负极体积膨胀、电子传输缓慢问题的有效途径；与纯硅相比，硅碳复合增加了负极的 快充能力。然而，复合材料的使用仍然受到能量密度和高制造成本的阻碍。 钛酸锂、锂铌钨氧化物的掺杂同样可以在一定程度上实现快充性能的提高。

2.3 电解液：溶剂化的调控、高导率的追求

电解液：溶剂化结构调控抑制共嵌，对石墨负极而言，在常规的低浓度电解液中，锂离子被大量溶剂溶解，形成锂离子溶剂化鞘层。当锂离子嵌入石墨阳极时， 溶剂分子在石墨的夹层中发生共嵌入。调节锂离子的溶剂化结构，有效抑制溶剂分子共嵌入，是提高石墨的快充性能的一 种有效策略。 2023年7月“2023中国汽车论坛第五届全球汽车技术发展领袖峰会”上，宁德时代首席科学家吴凯称，电解液在降低粘度 方面取得了突破，重点攻克了导电率，并且研发了一些新的添加剂。

2.4 隔膜：高孔隙度隔膜

隔膜：高孔隙度隔膜，隔膜性能直接影响锂离子扩散速度、电解液的保持性、体系内阻和界面结构的组成，从而对电池快充性能产生影响。 宁德时代为实现4C快充，在隔膜端改善隔离膜高孔隙率、低迂曲度孔道、锂离子液相传输速率。

2.5 正极：导电网络构建是核心

正极：磷酸铁锂导电性较差， 快充易发热，磷酸铁锂导电性较差，构建超电子网络是核心。2023年8月16日，宁德时代“神行”超充电池发布会强调为磷酸铁锂正极搭建 超电子网，提高锂离子脱出效率。 电池BMS与热管理要求提升：2018年电动汽车大功率充电试点专题研讨会上，宁德时代展示了自加热技术通过BMS电池管理 系统识别电池状态，拟定速热控制策略，能使电池温度在15分钟内从-20℃提升到10℃，充电能力提高5倍，放电能力提高7倍。

正极：单晶不利，多晶占优；高镍不利，低镍占优，三元材料中，正极的镍含量越高，在循环过程中越容易出现体积膨张的现象，其颗粒粒径会随着循环逐渐增大，而快充性 能与正极颗粒粒径直接相关，因此高镍的结构稳定性不足以支撑其快充。 多晶的快充性能相较单晶会更好。单晶的烧制温度高，颗粒粒径大，多晶的一次颗粒粒径小于单晶，因此快充性能更好。

正极：面密度/压实密度影响快充性能，面密度和压实密度的差异影响锂离子传输途径，使得正极极片的电阻不同，从而影响到锂离子电池在大电流充电下的性能。 压实密度越小，在充放电循环中电池内阻增加较大， 随着压实密度增加，电池初始电阻越小， 大电流充电后电池内阻增加 较小；但压实过大时，材料对电解液的浸润能力较弱，接触内阻增大，反而产生了负面影响。

正极：快充影响导电剂含量/种类的选择，正极导电剂含量是影响电池高倍率放电性能的关键因素之一。正极中导电剂含量不足，大倍率放电时电子不能及时有效地 转移，活性物质之间极化内阻迅速增大，致使电池的电压迅速下降至放电截止电压。  电池快充或要求更高含量的正极导电剂或更完整的导电网络（可选择碳纳米管构筑）。

投资分析

高压快充需要电池-车-桩-网端协同升级，快充电池渗透率有望快速提升。我们认为，电池超充快充技术虽具 备技术基础，但过去一直作为高端车型的选配，宁德此次发布会的意义更在于使得4C超快充电池成为搭载在普 通车型上的标配产品。 在快充材料和电芯设计的基础上，叠加麒麟电池系统优秀的热管理性能，再辅以先进的仿真模拟和电 位监控能力，有望实现4C的快充性能，并且兼顾硬件成本优势，实现快充电池的全面普及。 高压快充作为解决当前消费者补能焦虑的技术趋势，电池及材料端的落地是第一步，渗透率有望首先看到提 升，后续充电桩端大功率化、车端800V高压化将是下一阶段重点。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）