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三元锂+磷酸铁锂=三元铁锂?电池包还能玩混搭?

2021年09月29日 11:54:06
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来源:买车大师

稍微对新能源汽车电池包了解的消费者都知道,目前市面上应用最广泛的两种电池材料,分别为三元锂(NCM)和磷酸铁锂(LFP)。作为新能源汽车“心脏”的动力电池,随着新能源汽车市场的升温而备受关注。

随着这片市场被开发出来,加上原材料价格波动等因素,动力电池领域的变化可谓是日新月异。2018年之前,磷酸铁锂电池已经稳坐国内动力电池霸主地位多年,但在2018年后,三元锂凭借着单位能量密度更大的优势,在动力电池市场的占比一度超过七成。

可万万没想到,原本一路走低的磷酸铁锂,从2020年年底开始触底反弹。凭借着电池包结构件创新、成本低廉、安全性优异等因素,磷酸铁锂重新“杀回”乘用车市场。以搭载比亚迪刀片电池的爆款车型为代表,让磷酸铁锂的装机量反超三元锂。搭载了宁德时代CTP磷酸铁锂电池包的特斯拉Model 3,其续航能力比搭载三元锂电池的车型的续航还要更优秀一些。

就在三元锂电池和磷酸铁锂电池凭借各自的优劣处于此消彼长的竞争之际,有没有一种方法可以让两者的优势互补呢?9月23日,蔚来给出了答案。

随着搭载标准续航电池包的(75kWh)车型开始接受预定,蔚来三元铁锂电池正式发布。蔚来这一全新黑科技采用电芯混合排布的方式,将两条技术路线结合到了一起,并将于今年11月开始向用户交付。

根据官方介绍,蔚来把磷酸铁锂电芯和三元锂电芯组成的组合型电池模组,用串联连接的方式集成在一个电池包内,从而构成了“混搭式”电池系统。通过扬长避短的形式,蔚来的三元铁锂电池把磷酸铁锂电池的低温续航损失降低25%,并将电池SoC估算误差降低至3%以内,看齐三元锂电池。再通过应用宁德时代新一代CTP技术,把制造装配简化10%,体积利用率提升5%,能量密度提升14%,达到142Wh/kg。

很多消费者对于这些理论上的数据其实没什么概念,转化到用户实际体验方面来说就是:

首先搭载该75kWh三元铁锂电池包后,蔚来全系车型的NEDC续航均有所提升。以eC6运动版为例,NEDC续航可以从目前的430km增长至475km,相当于加量不加价,且这批电池包可在蔚来换电站得到免费更换。

其次,我们都知道磷酸铁锂电池在低温下存在续航“拉垮”的问题,这对于北方的电动车用户十分不友好。为了给磷酸铁锂电池在低温下保暖,蔚来在电池包最容易受冷的部位,采用了三元铁锂电池进行保护。

从电池包布局中我们可以看到,一块75kWh的三元铁锂电池包四个角上,换装了更耐寒的三元锂电芯。原因很简单,既然磷酸铁锂怕的是低温,那么就把容易处于低温位置的电芯换成更“耐寒”的三元锂就好了。

当然了,这样的被动控温无法把电池包内的温度维持在合理的范围内。因此,工程师也为这块75kWh的三元铁锂电池穿上了防寒的“衣服”。在电池包周围以及关键结合点位置,蔚来工程师布置了大量的温度阻隔材料,并在需要的情况下,主动开启辐射加热系统,让磷酸铁锂电池维持在高效的工作环境下。

解决了这个痛点后,接下来就是如何让车主实际感受到的续航里程变得精准。

开过搭载磷酸铁锂电池车型的消费者都知道,有时候车辆续航里程会遇到崩塌式下滑,甚至会从20%一度跌到5%甚至更多。这是由于在Ah积分法应用中电流测量不准,就会导致SoC计算出现误差。长期积累,误差就会越来越大,这里就不展开来讲了。

为了消除这种估算精度的误差,蔚来在75kWh三元锂电池包中引入了“双体系SoC估算法”,简单来说就是在电池包中加入一个标尺,而这个标尺就是三元锂电池。

新SoC估算方法是针对新电池系统所研发的技术,别小看这么个测量技术,要知道三元锂和磷酸铁锂根据各自的特性不同,在不同的电量区间内的精度也不同。用较为精准的三元锂作为标尺,就得平衡两者之间自放电、寿命等差异。

这种双体系SoC算法,通过三元锂实时校准整个电池包的SoC,最终把传统磷酸铁锂SoC的计算误差从10%降低到了3%。并且,蔚来在三年前研发的内置大功率DCDC电压转换器也起到了积极作用,让电池包可实现快速、实时、均衡的电量校准。

除此之外,电池界巨头宁德时代也在其中提供了巨大帮助。75kWh三元铁锂电池包采用了宁德时代的新一代CTP-S技术,让电池包的体积利用率提升5%的同时,额外还能带来14%的能量密度提升,甚至把安装也简化了10%,这对于电动车来说都是利好的。

从理论上来讲,新电池包在第一年的使用周期内,三元铁锂标准续航电池包(75kWh)的电池衰减,会略高于原三元锂70kWh电池包。但从中长期使用来看,二者衰减程度持平,整体均优于传统磷酸铁锂电池。

新电池包发布的同时,蔚来也宣布75kWh电池包将取代此前的70kWh电池包,75kWh电池包与70kWh电池包将被视为同一级别电池包,在换电体系内均显示为“标准续航电池包(70/75kWh)”,不作区分。这意味着,选择原三元锂70kWh电池包的用户,通过换电体系,同样有机会使用到三元铁锂标准续航电池包(75kWh),相当于加量不加价。

大师观察

最后也提醒大家,三元铁锂不是一种所谓的新电池材料,是两种电芯的混合组装。虽然这个技术在很早之前就已经被提出,但由于成本等种种原因,并无实际落地的具体技术。如今,蔚来用75kWh电池的实际量产解决了这一问题,也侧面证明蔚来可换电池的优势,并且这个新技术还是免费的。相对于其他厂商买车后越开越少的续航里程,换装了三元铁锂电池包的蔚来车可以越开越多,至少到目前为止,这在电动车领域是独一无二的体验。

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