一文看懂高压快充产业链及概念龙头股

一文看懂800V高压快充及概念龙头股

风险提示：本文内容参考各研究所相关研报及公开资料（详见附录），不代表本站观点，也不构成任何投资建议。投资者看过本文后做出的任何投资决策与本站无关，市场有风险，投资需谨慎。

核心看点：

随着主流电动车续航里程的提升、续航焦虑已缓解，但补能焦虑依旧制约电动车的发展。主流车厂积极布局800V高压平台，以实现快速充电、提升用户体验。
快充有大电流、高电压这两种方案。高电压方案有望成为主流。
高压快充对充电桩端和车端都提出了更高要求，需要全系提升。
高压快充具有热效应、锂析出效应、机械效应等负面效应，需要材料和器件升级。
具体升级的材料和器件，其市场规模预估见具体章节。
SiC有望在 800V 高压平台推动下渗透率快速提升。

导读：全文5200字，共分为高压快充的概念、高压快充的实现方式及负面效应、高压快充产业链及市场空间、高压快充各环节龙头股等内容，全部阅读需15分钟，可选择性浏览。内容较长，如想下载原始报告慢慢看，请关注公众号“v形反转”并回复：800v。

随着电池技术不断进步以及整车企业在轻量化等领域的发展，电动车续航里程不断提升，续航超过1000km的车型陆续亮相，电动车里程焦虑基本缓解，但充电慢、充电难的“补能焦虑”依旧制约着电动车的发展。现有的充电技术需要消费者等待40分钟甚至更久才可充满，假日出行“充电一小时、排队四小时”成为新能源车主刻骨的痛。让快速补电像加油一样便捷成为电动车产业链公司努力的方向。

电动汽车800V高压系统+超级快充，可以实现充电10分钟、续航300公里，能有效解决补能焦虑，有望成为快充主流路线。国内外主流车企已进行了相关布局，2022年多款800V车型量产。但是搭载800V高压平台的车在普通充电桩充电，充电速度达不到预期，无法实现超级快充，因而桩端产业链需要与车端同步升级，多个细分赛道将受益。

一、什么是高压快充

快充即为快速充电，衡量单位可用充电倍率（C）表示。充电倍率越大，充电时间越短。

充电倍率（C）=充电电流（mA）/电池额定容量（mAh）

例：电池容量为4000mAh，充电电流达到了8000mAh，则充电倍率为8000/4000=2C

高倍率充电并不是0%-100%的电量都通过大电流充入完成。合理的充电模式共分三个阶段，阶段1：预充电状态；阶段2：大电流恒流充电；阶段3：恒压充电。

阶段1的预充电起到对电芯的保护作用；阶段2就是我们所说的高倍率充电阶段，这个过程的电量区间往往在20%-80%；阶段3恒压充电的目的是限压，防止电芯的电压过高，破坏电池结构。

1、快充本质是提升充电端功率和电池充放电倍率

电动车主要有两种充电方式，直流快充和交流慢充。

交流慢充对应在家或者小区停车场的充电场景，充电功率较小从几千瓦到几十千瓦不等，通常需要8-10小时充满电。交流慢充直接使用电网的220V交流电，通过车载充电器OBC内部的AC/DC转换器将将交流电转换成直流电供给电动车电池。由于充电功率较低，车载OBC内置AC/DC转换器功率一般较低，成本较低。

直流快充则一般对应高速公路上/长途旅程中的充电补能场景，功率达到上百千瓦，仅需1-2小时充满电。直流快充本质是把大功率AC/DC转移到快充充电桩，直流充电桩内部通过整流器将电网的交流电转换成大功率的直流电直接给车载电池充电。快充的峰值功率能达到350kW甚至480kW，超级快充时间有望降低到30分钟以下，未来或将压缩到十分钟以下。

2、提升快充速度：需同时提升充电端功率和电池充放电倍率

充电有效功率为充电端功率和电池端充电功率中较小值。提升快充速度需同时提升充电端功率和提升电池充放电倍率。

充电功率（公式P=UI）通过增大电压或增大电流实现提升。特斯拉是高电流路线的典型代表，超充桩充电电压为400V，2022年其第四代超充桩电流将达到900A，充电峰值功率将达到350kW；保时捷Taycan为首款布局800V高压平台车型，作为高电压路线典型代表，其充电峰值功率已达350kW。

充放电倍率C的大小对应动力电池充放电速度快慢，其提升对动力电池整体性能有较高要求。充电倍率提升，依赖于相关技术包括电芯材料、电芯内部结构、模组设计方案、电池包设计方案CTP（CelltoPack）以及电池管理系统BMS等不断突破。目前国内主流电池企业正推进动力电池充放电倍率从1-2C提升至4C，市面上已有搭载3C充电倍率电池的车型，宁德时代发布新款麒麟CTP3.0电池将充电倍率提升至4C。随着倍率提升到4C以上，倍率提升边际效益越来越低。

二、高压充电的优劣与发展现状

国内外车企纷纷将发展方向对准800V高电压平台背后的逻辑是，主力电动车型续航普遍突破600km后，缩短充电时间是提升电动车使用体验的主要诉求之一。目前换电、大容量电池、快充都是为实现电动车更快捷的补能，而对比三种方案，快充或为较优补能方案。

1、多种快充方案比较

充电时间由电压和电流共同决定，对于充电桩而言：

充电时间（h）=电池能量（kWh）/充电功率（kW）

因此，增大充电功率可以缩短充电时长，而充电功率由电压和电流共同决定：

功率（kW）=电压（V）*电流（A）

所以想要缩短充电时间，有两种方法：大电流、高电压。

高电流模式目前推广程度低，特斯拉是代表。大电流充电过程中产生的热量大幅增加，对汽车的散热系统有更高的要求，且能量损失严重、转化效率低，且需要使用更粗的线束。此外，大电流模式仅在10%-20%SOC（荷电状态，指电池剩余可用电量占总容量的百分比，是电池管理系统中最为重要状态之一）进行最大功率充电，其他区间充电功率也有明显下降。

高电压模式是车厂普遍采用的模式，除减少能耗、提高续航里程外，还有减少重量、节省空间等优点。高电压系统下，电流变小使得整个系统的功率损耗减小，提高效率。若电流不变，汽车的电机驱动效率则会提升，从而增加续航里程、降低电池成本。高电压模式的优点还包括降低高压线束重量，同功率情况下，电压等级的提高客减少高压线束上的电流，使得线束变细，从而降低线束重量、节省安装空间。

图：保时捷的800V高压线束截面积仅为400V一半，减重4千克

由于大电流快充方式的劣势明显，目前高电压成为了快充主要趋势。高电压架构主要分为三类，纯800V高压快充成为主流。

1）纯800V电压平台，电池包、电机电控、OBC、DC/DC、PTC、空调压缩机均适配800V。

2）800V电池组搭载DC/DC转换器，800V电压经DC/DC转换器后，可降压为400V，电机电控、OBC、PTC、空调压缩机适配400V。

3）两个400V低压电池组，充电时串联800V，放电时并联400V，电机电控、OBC、DC/DC、PTC、空调压缩机适配400V。

2、高压快充的负面效应需要材料和器件升级

国外研究报告显示，当电池进行大功率充电时，会发生三类负面效应：

热效应：高电压只是针对充电桩减小了电流，但对于单体电芯而言，电芯仍要承受电流增大带来的发热问题。在快充条件下，电池内外部的温度差超过10摄氏度，不均匀的热分布以及过高的温度将引发一系列问题：粘结剂解体、电解液分解、SEI钝化膜的损耗以及锂枝晶等。直接导致的危害有：电池循环寿命降低、热失控引发的安全问题。因此，热效应对电池材料体系以及BMS管控系统提出了更高的要求。

锂析出效应：锂离子电池运作的本质就是锂离子在正负极之间的脱嵌运动，然而在高充电倍率下，嵌锂的过程是不均匀的，锂离子会因无法及时嵌入负极石墨层而选择在负极表面沉积，形成锂金属。当锂金属不断沉积，就会形成我们经常听到的锂枝晶。随着充电倍率的增加，负极表面沉积的锂枝晶数量越多。锂枝晶的危害：

负极表面锂枝晶的持续生长，可能会刺破隔膜，造成电池内部短路从而导致热失控；
锂枝晶在生长过程中会不断消耗活性锂离子，并不可逆转，导致电池容量降低，降低电池使用寿命。

机械效应：在快充条件下，锂离子快速从正极脱出，并嵌入负极，这会造成电池内部极高的锂离子浓度，其结果是活性颗粒之间的应力错配。当应力累计到一定值时，会造成活性颗粒、导电剂、粘结剂以及集流体之间的缝隙增大，并造成活性颗粒的微裂纹增加。直接影响：

活性颗粒之间缝隙的增加会显著增加电池的内阻；
颗粒微裂纹会降低了电池的循环寿命

为减小或解决上述负面效应，高压快充需要材料体系升级和相应器件升级。

三、高压快充市场情况及受益环节

1、800V高压快充成主流

海外主流车企、国内传统自主品牌以及新势力纷纷加速布局800V高压平台，更多800V车型将陆续上市。

国内自主品牌纷纷于2021-2022年开始积极布局800V平台，2022年有多个车型量产。中短期内车企针对800V推出价位在20-50万元的中高端车型，以中大型轿车和SUV为主。

据民生证券研究院对搭载800V架构的电动车销量进行预测，2025年，国内搭载800V架构的新能源汽车99.9万辆，3年CAGR=270.9%，全球搭载800V架构的新能源汽车215.3万辆，3年CAGR=189.2%。

2、全系高压快充对桩端、车端都有更高要求

如前文所述，在高压快充路线下，对充电桩端和车端都提出来了更高的要求。

从桩端看，高压零部件的成熟度较高，充电枪、线、直流接触器和熔丝等需重新选型（均有成熟产品）。

从车端看，对大三电（电池、电机、电控）、小三电（OBC、PDU以及DCDC）以及电动压缩机等也提出了更高的要求，体现在功率半导体、电池材料、高压连接模块及其材料上，满足耐高压、绝缘和EMC等属性。

高压快充带动热管理系统功率和复杂度提升。热管理方面：800V架构下整体制冷/制热功率增大，导致水冷板使用面积提升，其结构配合电芯不断优化；冷媒流量流速/流量增大，电子膨胀阀控流范围扩大，同时需保证高精确度，大口径高精度电子膨胀阀有望成为行业趋势，阀口径处设计以及配合传感器、控制器的系统设计是难点。

高压快充驱动功率器件升级，体现在SiC替代IGBT趋势。SiC基功率器件替代Si基功率器件主要应用于电控逆变器、DC/DC转换器、OBC以及充电桩部位，能够提升工作频率、降低损耗、减小体积、提升部件功率密度，并且耐高温高压。重点为电控逆变器中SiCMOSFET替代SiIGBT。

高压快充需要整车安全性要求升级，从而驱动相应部件升级。高压连接器保障高压回路连接安全，液冷快充桩将成为高压连接器未来技术难点；数字隔离芯片与不同元器件结合，应用于不同高功率电子设备，进行电气隔离，有集成趋势；薄膜电容由于其在耐高压、储能效果、寿命等方面综合优势，取代电解电容成为新趋势；高压直流继电器搭配智能熔断器为整车提供安全冗余。

3、全系高压快充的具体受益环节

具体来说，受益环节主要是材料升级和器件升级。

材料升级：

1）负极是快充性能的决定性环节。改性路线包括二次造粒、碳化、掺硅。民生证券预计，2025年国内高倍率负极的需求达9.8万吨，三年CAGR达278.6%；全球高倍率负极的需求达21万吨，三年CAGR达296.9%。

2）碳纳米管：可加速锂离子转移，提升硅碳负极电导率，提高结构稳定性，与硅碳负极相辅相成。民生证券测算表明，25年全球全球碳纳米管在高倍率负极应用的市场空间可达72.15亿元，22-25年CAGR达183.4%。

3）新型锂盐LiFSI：更适配快充体系，缓解快充下锂离子快速移动以及热效应问题。

新型锂盐空间测算：25年需求647.5吨，22-25年CAGR超3倍。

高压快充带来的器件升级：

1）电机：扁线+油冷，以提升电机功率密度和效率；

2）电控：碳化硅器件应用提升效率，提升控制器功率密度，降低功耗，缩减体积。

据民生证券对800V车型的电机控制器进行的空间测算，2025年800V平台下，电动控制器国内和全球市场空间分别为11.54亿元和24.86亿元，22-25年CAGR为172.02%和189.98%。

3）车载电源：SiC器件具有导通电阻小、更高耐压、高频特性好、耐高温以及极小结电容等优良特性。与配备Si基器件的车载电源产品（OBC）相比，可提升开关频率，减少体积，缩减重量，提升功率密度，增加效率等。SiC器件应用，可助力车载电源产品顺应高功率密度、高转换效率以及轻量化小型化等趋势，更能适配快充需求和800V平台发展。SiC功率器件应用在DC/DC也可带来器件的耐高压、低损耗和轻量化。SiC器件应用，也将提升DC/DC器件的需求。