Le 13 septembre, le ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information a annoncé la publication officielle des normes nationales recommandées GB/T 20234.1-2023 « Dispositifs de connexion pour la recharge par conduction des véhicules électriques – Partie 1 : Usage général », proposées par le ministère et relevant du Comité technique national de normalisation automobile. Les normes GB/T 20234.3-2023 « Dispositifs de connexion pour la recharge par conduction des véhicules électriques – Partie 3 : Interface de recharge CC » ont également été publiées.
Tout en respectant les solutions techniques actuelles de mon pays en matière d'interface de charge CC et en assurant la compatibilité universelle des interfaces de charge nouvelles et anciennes, la nouvelle norme augmente le courant de charge maximal de 250 ampères à 800 ampères et la puissance de charge à800 kWet ajoute un système de refroidissement actif, une surveillance de la température et d'autres fonctionnalités connexes. Exigences techniques, optimisation et amélioration des méthodes d'essai des propriétés mécaniques, des dispositifs de verrouillage, de la durée de vie, etc.
Le ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information a souligné que les normes de recharge sont essentielles pour garantir l'interconnexion entre les véhicules électriques et les infrastructures de recharge, ainsi qu'une recharge sûre et fiable. Ces dernières années, l'augmentation de l'autonomie des véhicules électriques et de la vitesse de recharge des batteries a engendré une demande croissante des consommateurs pour des véhicules capables de se recharger rapidement. Face à l'émergence constante de nouvelles technologies, de nouveaux modèles commerciaux et de nouvelles exigences, notamment la recharge en courant continu à haute puissance, l'industrie s'accorde désormais sur la nécessité d'accélérer la révision et l'amélioration des normes existantes relatives aux interfaces de recharge.
Face à l'évolution des technologies de recharge des véhicules électriques et à la demande croissante de recharge rapide, le ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information a chargé le Comité technique national de normalisation automobile de finaliser la révision de deux normes nationales recommandées, aboutissant ainsi à une nouvelle mise à jour de la version originale de 2015 du référentiel national (communément appelée norme « 2015 + »). Cette mise à jour contribue à améliorer encore l'adaptabilité environnementale, la sécurité et la fiabilité des dispositifs de connexion de recharge par conduction, tout en répondant aux besoins réels de la recharge en courant continu à basse et haute puissance.
Dans une prochaine étape, le ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information mobilisera les services compétents afin de mener une campagne de communication approfondie, de promouvoir et de mettre en œuvre les deux normes nationales, de favoriser le développement et l'application de la recharge rapide en courant continu et d'autres technologies, et de créer un environnement propice à l'essor des secteurs des véhicules électriques et des infrastructures de recharge. La lenteur de la recharge a toujours constitué un obstacle majeur pour l'industrie des véhicules électriques.
D'après un rapport de Soochow Securities, le taux de charge théorique moyen des modèles les plus vendus compatibles avec la charge rapide en 2021 est d'environ 1C (C représente le taux de charge du système de batterie. En termes simples, une charge à 1C permet de recharger complètement la batterie en 60 minutes). Autrement dit, il faut environ 30 minutes pour atteindre un niveau de charge (SOC) de 30 % à 80 %, et l'autonomie de la batterie est d'environ 219 km (norme NEDC).
En pratique, la plupart des véhicules 100 % électriques nécessitent 40 à 50 minutes de charge pour atteindre un niveau de charge (SOC) de 30 % à 80 % et peuvent parcourir environ 150 à 200 km. Si l'on inclut le temps d'entrée et de sortie de la borne de recharge (environ 10 minutes), un véhicule 100 % électrique qui met environ une heure à se recharger ne peut rouler sur autoroute que pendant un peu plus d'une heure.
La promotion et l'application de technologies telles que la recharge rapide en courant continu nécessiteront à l'avenir une modernisation accrue du réseau de recharge. Le ministère des Sciences et des Technologies a précédemment indiqué que mon pays dispose désormais du réseau de bornes de recharge le plus étendu et le mieux équipé au monde. La plupart des nouvelles bornes publiques sont des équipements de recharge rapide en courant continu d'une puissance de 120 kW ou plus.Bornes de recharge lente en courant alternatif de 7 kWL'utilisation de la recharge rapide en courant continu est devenue la norme dans le secteur privé. Son application s'est principalement généralisée dans le domaine des véhicules spéciaux. Les bornes de recharge publiques sont dotées d'une plateforme cloud permettant une surveillance en temps réel. La localisation des bornes via une application et le paiement en ligne sont largement utilisés, et de nouvelles technologies telles que la recharge haute puissance, la recharge basse puissance en courant continu, la connexion automatique et la recharge ordonnée sont progressivement industrialisées.
À l'avenir, le ministère des Sciences et des Technologies concentrera ses efforts sur les technologies et équipements clés pour une recharge et un échange collaboratifs efficaces, notamment les technologies clés d'interconnexion des parcs de bornes de recharge, les méthodes de planification des installations de recharge et les technologies de gestion optimisée de la recharge, les technologies clés de recharge sans fil haute puissance et les technologies clés de remplacement rapide des batteries. Il renforcera également la recherche scientifique et technologique.
D'autre part,charge CC haute puissanceelle impose des exigences plus élevées en matière de performance des batteries, composants clés des véhicules électriques.
Selon l'analyse de Soochow Securities, tout d'abord, l'augmentation du taux de charge de la batterie est contraire au principe d'augmentation de la densité énergétique, car un taux élevé nécessite des particules plus petites de matériaux d'électrode positive et négative de la batterie, et une densité énergétique élevée nécessite des particules plus grandes de matériaux d'électrode positive et négative.
Deuxièmement, une charge rapide à haute puissance entraînera des réactions secondaires de dépôt de lithium et des effets de génération de chaleur plus importants sur la batterie, ce qui réduira la sécurité de cette dernière.
Parmi les facteurs limitant la charge rapide, le matériau de l'électrode négative est le principal. En effet, le graphite de cette électrode est constitué de feuilles de graphène, et les ions lithium pénètrent par les bords. Ainsi, lors d'une charge rapide, l'électrode négative atteint rapidement sa limite d'absorption d'ions, et ces derniers commencent à former du lithium métallique solide à la surface des particules de graphite, un phénomène de précipitation. Cette précipitation réduit la surface effective de l'électrode négative disponible pour l'insertion des ions lithium. D'une part, elle diminue la capacité de la batterie, augmente sa résistance interne et réduit sa durée de vie. D'autre part, des cristaux se développent à l'interface et peuvent perforer le séparateur, ce qui compromet la sécurité.
Le professeur Wu Ningning et ses collègues de Shanghai Handwe Industry Co., Ltd. ont également indiqué précédemment que, pour améliorer la capacité de charge rapide des batteries, il est nécessaire d'accroître la vitesse de migration des ions lithium dans le matériau de la cathode et d'accélérer leur insertion dans le matériau de l'anode. Il convient également d'améliorer la conductivité ionique de l'électrolyte, de choisir un séparateur à charge rapide, d'améliorer la conductivité ionique et électronique de l'électrode et de sélectionner une stratégie de charge appropriée.
Cependant, les consommateurs peuvent se réjouir du fait que, depuis l'année dernière, les fabricants chinois de batteries ont commencé à développer et à déployer des batteries à charge rapide. En août dernier, CATL, leader du secteur, a lancé la batterie ultra-rapide 4C Shenxing, basée sur la technologie lithium-fer-phosphate positive (4C signifiant une charge complète en un quart d'heure), permettant d'atteindre une autonomie de 400 kW en seulement 10 minutes. À température ambiante, la batterie peut être chargée à 80 % de son état de charge (SOC) en 10 minutes. Par ailleurs, grâce à une technologie de contrôle de la température des cellules intégrée à la plateforme, CATL assure une montée en température rapide jusqu'à la plage de fonctionnement optimale, même par basses températures. Ainsi, même à -10 °C, la batterie peut être chargée à 80 % en 30 minutes, et son accélération de 0 à 100 km/h reste optimale même en cas de températures extrêmes.
Selon CATL, les batteries suralimentées Shenxing seront produites en masse cette année et seront les premières à être utilisées dans les modèles Avita.
La batterie à charge rapide 4C Kirin de CATL, basée sur un matériau de cathode au lithium ternaire, a également lancé le modèle électrique idéal cette année, et a récemment lancé la supercar de chasse de luxe au krypton extrême 001FR.
Outre Ningde Times, China New Aviation, parmi d'autres fabricants chinois de batteries, a développé deux solutions pour la charge rapide haute tension 800 V : des batteries carrées et des batteries cylindriques de grande taille. Les batteries carrées supportent une charge rapide 4C, tandis que les batteries cylindriques de grande taille supportent une charge rapide 6C. Concernant les batteries prismatiques, China Innovation Aviation fournit au Xpeng G9 une nouvelle génération de batteries lithium-fer à charge rapide et de batteries ternaires haute tension au nickel moyen, développées sur une plateforme haute tension 800 V, permettant d'atteindre un état de charge (SOC) de 10 % à 80 % en 20 minutes.
Honeycomb Energy a lancé la batterie Dragon Scale en 2022. Compatible avec les systèmes de recharge chimique complets (fer-lithium, ternaire et sans cobalt), cette batterie prend en charge les systèmes de charge rapide de 1,6C à 6C et peut être installée sur les modèles des séries A00 à D. Sa production en série devrait débuter au quatrième trimestre 2023.
Yiwei Lithium Energy lancera en 2023 un système de batteries cylindriques de grande capacité, baptisé « π ». La technologie de refroidissement « π » de ces batteries permet de résoudre les problèmes de charge rapide et de surchauffe. La production en série de ses batteries cylindriques de grande capacité de la série 46 devrait débuter au troisième trimestre 2023.
En août dernier, Sunwanda a également informé ses investisseurs que sa batterie à charge rapide, actuellement commercialisée pour le marché des véhicules électriques, est compatible avec les systèmes haute tension 800 V et basse tension 400 V. La production en série des batteries 4C à charge ultra-rapide a débuté au premier trimestre. Le développement des batteries 4C-6C à charge rapide progresse bien, et l'objectif est d'atteindre une autonomie de 400 kW en seulement 10 minutes.
Date de publication : 17 octobre 2023