1992年8月,一位81岁的老人寄出了一封亲笔信,信中写道:我国的汽车工业应跳过使用汽油、柴油的阶段,直接进入减少环境污染的新能源阶段。
这是一封写于34年前的信,而写信的老人,正是钱学森。
在当时,全国所有的民用汽车加起来也不过700万辆。可是34年后的今天,这个数字已经上升到3.66亿,其中仅新能源汽车就超过了4000万辆,位列世界第一。
然而与此同时,充电难、充电慢的问题也越发突出,充电效率偏低,成为制约进一步发展的瓶颈。
事实上,早在新能源车保有量刚刚跨过381万辆门槛的那几年,全国公共充电桩不过53万个左右,车桩比失衡就已经成为行业公认的痛点。
充电桩企业普遍规模偏小、盈利周期漫长,运营类充电桩静态投资回报期平均需要5.74到9.57年,很多企业还没等来盈利,就得先面对设备老化、被淘汰的问题。
正是在这样的历史背景下,一场围绕充电基础设施的国家级大建设,才被真正提上日程。
就在2026年3月,中国企业比亚迪发布了第二代刀片电池及闪充技术,史无前例地把量产电动车的充电时间缩短到了9分钟。
9分钟,这是真的吗?如果是真的,这项世界上最快的充电技术究竟是如何做到的?以续航里程800公里计算,这意味着充电时只需点开一段内容,看完之后电量便已充好,可以继续出发。
要实现如此快速的充电,电池、充电桩、电源究竟该升级哪一个?答案是:全都要。
首先需要一块强大的锂电池。可以把电池里的锂离子比作一位位小伙伴,它们主要来自正极所用的材料,如磷酸铁锂或三元锂。
在一块锂电池中,还要有负极,通常是石墨;电解液负责让锂离子流动;隔膜则用于隔开正负极,防止短路。所谓充电,就是锂离子从正极脱出,进入电解液,穿过隔膜,最后嵌入负极的过程;放电则与之相反。
也就是说,只要锂离子跑得越快,充电就越快。那么在正极、负极、电解液和隔膜之中,究竟应该升级哪一个?答案同样是:都要。
首先,重构正极,让锂离子更容易从中脱出;然后重构负极,让锂离子更容易嵌入,从而避免来不及入座的锂离子堆积在负极表面,形成锂枝晶,甚至刺穿隔膜。
接着升级电解液,让锂离子一路畅通无阻。同时还要升级隔膜,使其既有快速的离子通过率,又保持稳定的隔离效果。最后可以发现,由于从头到尾的障碍都被清除,锂离子转移的阻力大幅减小,这不仅减少了电池发热,还能减少锂枝晶的产生。
这样一来,锂离子没有损失,也就不会损害电池寿命,这就是第二代刀片电池的本体。
当拆开它,就能看到正极、负极、隔膜层层叠叠地组合在一起。并且由于正极采用的是更稳定的磷酸铁锂材料,加上易于散热的刀片结构,就能实现5分钟充好、9分钟充饱,即使在零下30度也只多花3分钟。
在这块电池身上,一套专门的热管理系统保证它均匀高效地加热和散热,从而在极端温度下依旧保持稳定的充电表现。
而对于外界最关心的安全问题,工程师给出的说法是"本征安全"——刀片电池的结构本身就决定了它对针刺、挤压等极端工况的耐受能力。
当把针真正扎进刀片电池和三元锂电池做对比时,三元锂剧烈反应,而刀片电池几乎毫无异样。距离第一代刀片电池问世,已经过去了整整6年,对于无数材料学家来说,那是2000多个日夜。
现在,一块支持闪充的电池已经准备好了,但要去哪里为它找到足够强大的能源?现场那座普通快充桩的功率只有160千瓦左右,充电时充电枪插上去,电量数字跳动的速度肉眼可见地慢。
要加快它,要么加大电压,要么增加电流。
答案当然还是——全都要。
于是就出现了目前全世界范围内单枪功率最高的量产充电桩,单枪功率高达1500千瓦,也就是1.5兆瓦;最大电流可以达到1500安,最高电压达到1000伏级。
不过,在汽车和充电桩内部,并不是所有电子元件都能承受这样的高压,普通硅基半导体在高压下会出现漏电流突增的问题。技术人员为普通硅模块和第三代半导体碳化硅模块加上同样的电压,观察漏电流表现。
碳化硅模块通电后,一开始的漏电流很小,仅有微安级别,电压顺利提升到1500伏,漏电流最终稳定在58安左右。而硅模块在通入相同电压时,漏电流出现巨大突跃,电压还未达到1500伏,漏电流就已经达到设置的安全上限100毫安。
通过对比可以看到,碳化硅模块产生的漏电流更少,因此耐压能力更强;即便通过相同的电流,碳化硅模块工作时的发热也远低于硅模块。更小的热损耗,意味着它的能量转换效率更高。
很难想象,几年前碳化硅还是高度依赖进口的材料,但如今,以比亚迪为代表的中国企业已经占据了全球碳化硅产能的半壁江山。电压问题解决了,但更重要的是电流。因为巨大的电流意味着巨大的发热。现场那座250安的普通快充桩使用的是风冷散热,能够清晰地听到风扇运转的声音。
可要给1500安的闪充桩散热,风冷显然已经不够了,必须使用液冷。这是传统的液冷电缆,4根水管包裹着铜线进行散热。如果想要进一步减少发热,就得增大导线面积来降低电阻,或者增加冷却水管。但无论哪种办法,都会让电缆变得更粗、更重。
有没有兼顾两者的方法?工程师给出的答案是,把水管和铜线合二为一。
这样一来,不仅能高效散热,还能缩小电缆直径,让充电枪握在手里依然不算笨重。到这里,就终于拥有了一个功率高达1500千瓦的充电桩。
这是什么概念?如果把一栋楼的高度类比为1500千瓦,那么家里所有日常电器加起来,也不过相当于6000瓦。
所以,如果把闪充桩直接接入电网,后果可想而知。当然这只是玩笑话,但要避免这种情况发生,究竟应该升级组成电网的配电网、变电站,还是输电网?答案是——都不用。只需要用足够多的刀片电池建起几座储能设施,让它们成为一个缓冲池。
这样一来,电网只需要用正常的功率为这些储能设施充电,再让它们用大功率为车辆充电,就不必对电网进行任何改造。而这种储充一体的闪充站,只要在顶棚加装光伏板,就能变成光储充一体的闪充站,进一步减轻对电网的依赖。
据介绍,比亚迪的目标是到2026年底,在全国建成2万座闪充站,实现"闪充中国"。值得注意的是,这样的建设节奏并非孤例。
早在"新基建"被正式纳入国家战略的那一年,国家电网就一次性安排了27亿元充电桩建设投资,仅当年就新增充电桩7.8万个;南方电网也披露过未来数年内251亿元、38万个充电桩的建设规划,两大电网合计投入接近280亿元,用于铺设约45.8万个充电桩等配套设施。
集中式充换电站按规划每年新增超过1.2万座,分散式充电桩以百万级别增长,"基建狂魔"这一次把过去修桥、修路、修高铁的组织能力,几乎原封不动地复制到了充电网络上。在这样的基础设施红利之下,行业格局也在重塑。
过去,全国充电桩数量超过1万的服务企业只有8家,特来电、星星充电等少数龙头占据大部分市场份额,特来电的公共充电桩市占率一度接近30%,充电量市占率约40%,直到2018年才实现盈亏平衡。
而当整车企业带着自己的电池、自己的充电桩、自己的储能方案下场,把"车—桩—网"整合成一套闭环,行业的盈利模型和竞争逻辑都会被重新改写。这也是资本市场每次听到充电桩利好就迅速反应、相关个股集体跳涨的深层原因。
但这是终点吗?显然不是。就像2004年的北京车展上,一辆由全电驱动的概念车,并没有引起多少人的注意,但命运的齿轮却已经悄然转动。
或许在未来的某一天,无论是在城市里、乡村里、荒漠里,还是在工厂、在矿山,甚至在天空之中、大海之上,人类都将告别化石能源的熊熊烈火,进入一个完全由电力驱动的时代。到那时,人们再回望今天,或许同样会发现——原来命运的齿轮,早已开始转动。