高出力DC充電Pileが登場

電気自動車の充電技術の発展と急速充電の需要に応じて、工業情報化部は国家自動車標準化技術委員会を組織し、2つの推奨国家規格の改訂を完了しました。これにより、元の2015年版国家規格案（一般に「2015+」規格として知られる）の新たなアップグレードが実現し、導電式充電接続装置の環境適応性、安全性、信頼性をさらに向上させるとともに、DC低電力および高電力充電の実際のニーズを満たすことができます。

次の段階では、工業情報化部は関係機関を組織し、2つの国家規格の徹底的な広報、普及、実施を行い、高出力DC充電などの技術の普及と応用を促進し、新エネルギー車産業と充電設備産業にとって質の高い発展環境を創出します。低速充電は、電気自動車産業において常に中心的な課題でした。

蘇州証券のレポートによると、2021年に急速充電に対応した売れ筋モデルの平均理論充電速度は約1C（Cはバッテリーシステムの充電速度を表す。分かりやすく言うと、1C充電では60分でバッテリーシステムを完全に充電できる）であり、つまり、SOCが30%から80%になるまで約30分で充電でき、バッテリー寿命は約219km（NEDC基準）となる。

実際には、ほとんどの電気自動車は充電状態（SOC）を30～80%まで上げるのに40～50分の充電が必要で、走行距離は約150～200kmです。充電ステーションへの入退出時間（約10分）を含めると、充電に約1時間かかる電気自動車は、高速道路を1時間強しか走行できません。

高出力DC充電などの技術の普及と応用には、今後、充電ネットワークのさらなるアップグレードが必要となるでしょう。科学技術部は以前、我が国が充電設備の数とカバーエリアにおいて世界最大規模の充電施設ネットワークを構築したと発表しました。新たに設置された公共充電施設のほとんどは、120kW以上のDC急速充電設備です。7kW AC低速充電設備民間部門では標準となっています。DC急速充電の応用は、特殊車両の分野でほぼ普及しています。公共の充電施設は、リアルタイム監視のためのクラウドプラットフォームネットワークを備えています。機能、アプリによる充電ステーション検索、オンライン決済が広く利用されており、高出力充電、低出力DC充電、自動充電接続、整列充電などの新技術が徐々に実用化されています。

今後、科学技術部は、車両群クラウド相互接続のための基幹技術、充電設備計画手法および整然とした充電管理技術、高出力無線充電のための基幹技術、およびパワーバッテリーの迅速交換のための基幹技術など、効率的な協調充電および交換のための基幹技術と設備に重点を置き、科学技術研究を強化していく。

一方で、高出力DC充電電気自動車の主要部品であるパワーバッテリーの性能に対する要求水準が引き上げられた。

蘇州証券の分析によると、まず第一に、バッテリーの充電速度を上げることは、エネルギー密度を高めるという原理に反する。なぜなら、充電速度を上げるにはバッテリーの正極材と負極材の粒子を小さくする必要があり、エネルギー密度を高めるには正極材と負極材の粒子を大きくする必要があるからである。

第二に、高出力状態での高速充電は、バッテリー内でより深刻なリチウム析出副反応と発熱効果をもたらし、バッテリーの安全性を低下させる。

中でも、バッテリーの負極材料は急速充電における主な制限要因です。これは、負極のグラファイトがグラフェンシートで構成されており、リチウムイオンがシートの端から侵入するためです。そのため、急速充電プロセス中に、負極はイオンを吸収する能力の限界にすぐに達し、リチウムイオンがグラファイト粒子の表面に固体リチウムを形成し始めます。つまり、リチウム析出という副反応が発生します。リチウム析出は、リチウムイオンが埋め込まれる負極の有効面積を減少させます。一方では、バッテリー容量の低下、内部抵抗の増加、寿命の短縮につながります。他方では、界面結晶が成長してセパレータを貫通し、安全性に影響を与えます。

上海ハンドウェ工業有限公司の呉寧寧教授らは、以前にも、パワーバッテリーの急速充電能力を向上させるためには、バッテリー正極材料中のリチウムイオンの移動速度を高め、負極材料へのリチウムイオンの埋め込みを加速させる必要があると述べている。さらに、電解質のイオン伝導率を向上させ、急速充電セパレータを選択し、電極のイオン伝導率と電子伝導率を向上させ、適切な充電戦略を選択する必要があるとも述べている。

しかし、消費者が期待できるのは、昨年から国内のバッテリーメーカーが急速充電バッテリーの開発と展開を開始したことです。今年8月、大手CATLは正極リチウム鉄リン酸システム（4Cはバッテリーが15分でフル充電できることを意味します）をベースにした4C神星超急速充電バッテリーを発売し、「10分充電で400kWの航続距離」という超高速充電速度を実現しました。常温では、バッテリーは10分で80% SOCまで充電できます。同時に、CATLはシステムプラットフォームでセル温度制御技術を使用しており、低温環境でも最適な動作温度範囲まで素早く加熱できます。-10℃の低温環境でも30分で80%まで充電でき、低温不足でもゼロから1000の速度加速は電気状態で低下しません。

CATLによると、Shenxing社製のスーパーチャージャー付きバッテリーは今年中に量産開始され、Avitaモデルに初めて搭載される予定だという。

 

CATLの三元系リチウム正極材をベースとした4Cキリン急速充電バッテリーは、今年、理想的な純電気自動車モデルも発売しており、最近では極めて高級な狩猟用スーパーカー「001FR」も発売した。

寧徳時代をはじめとする国内バッテリーメーカーに加え、中国新航空は800V高電圧急速充電の分野で、角型と大型円筒型の2つの路線を開拓している。角型バッテリーは4Cの急速充電に対応し、大型円筒型バッテリーは6Cの急速充電に対応している。角型バッテリーソリューションに関しては、中国新航空は800V高電圧プラットフォームをベースに開発された新世代の急速充電リチウム鉄バッテリーと中ニッケル高電圧三元系バッテリーをXpeng G9に提供しており、20分でSOCを10%から80%まで達成できる。

Honeycomb Energyは2022年にDragon Scaleバッテリーを発売しました。このバッテリーは、鉄リチウム、三元系、コバルトフリーなど、あらゆる化学システムに対応しています。1.6C～6Cの急速充電システムに対応し、A00～Dクラスのモデルに搭載可能です。2023年第4四半期に量産開始予定です。

Yiwei Lithium Energyは、2023年に大型円筒形電池「πシステム」を発売する予定です。この電池の「π」冷却技術は、急速充電と電池の発熱という問題を解決します。同社の46シリーズ大型円筒形電池は、2023年第3四半期に量産・出荷開始予定です。

今年8月、サンワンダ社は投資家に対し、同社が現在BEV市場向けに発売している「フラッシュチャージ」バッテリーは、800Vの高電圧システムと400Vの通常電圧システムに対応可能であると説明した。超高速充電対応の4Cバッテリー製品は第1四半期に量産体制に入った。4C～6Cの「フラッシュチャージ」バッテリーの開発は順調に進んでおり、全体として10分で400kWのバッテリー寿命を実現できる見込みだ。