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借三元鐵鋰電池，蔚來(lái)開(kāi)啟新一輪成本攻勢(shì)

2021-10-10 10:31:06·  來(lái)源：智車科技  
　
/ 導(dǎo)讀 /在電池包上，蔚來(lái)進(jìn)行了一個(gè)工程微創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)了一款三元鐵鋰電池包。也就是說(shuō)蔚來(lái)推出的這款電池，既有磷酸鐵鋰，也有三元鋰，是一個(gè)混合物。從配置角度
/ 導(dǎo)讀 /
在電池包上，蔚來(lái)進(jìn)行了一個(gè)工程微創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)了一款三元鐵鋰電池包。也就是說(shuō)蔚來(lái)推出的這款電池，既有磷酸鐵鋰，也有三元鋰，是一個(gè)混合物。從配置角度看，蔚來(lái)希望用這款75kWh的三元鐵鋰電池包來(lái)替換原來(lái)的70kWh三元鋰電池的電池包。

和三元鋰電相比，磷酸鐵鋰在成本、壽命以及安全性能方面的優(yōu)勢(shì)，足以讓包括蔚來(lái)在內(nèi)的廠家將下一代電池關(guān)注重點(diǎn)放到磷酸鐵鋰電池上。尤其是隨著比亞迪刀片電池的橫空出世，通過(guò)工藝的手段，極大地提升了搭載磷酸鐵鋰電池的電動(dòng)車車型的續(xù)航里程。因而從特斯拉、蔚來(lái)、比亞迪這些較為主流的車企，都將目光投向了磷酸鐵鋰電池。

磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢(shì)
成本，是磷酸鐵鋰電池最大的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于三元鋰電來(lái)說(shuō)，最不可或缺的材料之一就是鈷元素。鈷在全球儲(chǔ)量并不多，價(jià)格一直處在水漲船高的局面。各大主機(jī)廠以及電池廠家都希望能夠使用無(wú)鈷電池，因而磷酸鐵鋰電池天生就是一個(gè)比較好的無(wú)鈷電池的解決方案。

化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定是磷酸鐵鋰電池另外一大優(yōu)勢(shì)。之前比亞迪刀片電池的針刺試驗(yàn)就足以證明其比三元鋰電池的可靠性更高。我們不是說(shuō)三元鋰電就一定不安全，磷酸鐵鋰電池的更加安全是由其更加穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)所決定，具體來(lái)看就是磷酸鐵鋰電池的自燃溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于三元鋰電。
磷酸鐵鋰電池還有最后一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是其使用壽命較長(zhǎng)。和三元鋰電相比，其充放循環(huán)次數(shù)更多。而造成三元鋰電電池循環(huán)壽命較短的最大原因是因?yàn)槠潆妷悍秶锰M了，經(jīng)常滿充會(huì)造成負(fù)極鋰枝晶生長(zhǎng)速度過(guò)快。

磷酸鐵鋰電池的劣勢(shì)以及蔚來(lái)的應(yīng)對(duì)之道
凡事皆有兩面性，對(duì)磷酸鐵鋰電池來(lái)說(shuō)，電池容量、SOC（state of charge，即電池剩余容量）估算準(zhǔn)確率以及低溫性能三個(gè)問(wèn)題亟待解決。
能量密度不夠，是磷酸鐵鋰電池最大的弊端。蔚來(lái)在反復(fù)比較之后，選擇了寧德時(shí)代新一代的CTP-S無(wú)模組技術(shù)，將電池包的容量從現(xiàn)在的70度提升到了75度，而電池包的能量密度提升到了142wh/kg。而隨著電池電量的提升，即便是使用了能量密度相對(duì)較低的磷酸鐵鋰電池，蔚來(lái)車型的續(xù)航里程依然可以提升35km左右，確保消費(fèi)者的使用體驗(yàn)不會(huì)出現(xiàn)下滑。


至于SOC的估算，是蔚來(lái)三元鐵鋰電池最大的亮點(diǎn)所在。一般情況下，我們利用電池滿電時(shí)電壓高、虧電時(shí)電壓低的特性，通過(guò)測(cè)量電壓來(lái)計(jì)算校準(zhǔn)電池剩余電量的。但是磷酸鐵鋰電池有一個(gè)比較獨(dú)特的地方，就是其在充放電的中間階段電壓會(huì)有一個(gè)“平臺(tái)期”。此時(shí)即便不斷地充放電，電池電壓的情況變化較小。而一旦達(dá)到臨界值，電壓又會(huì)突然發(fā)生變化。所以蔚來(lái)給出的解決方案是采用充放電電壓變化更加線性的三元鋰電作為電池包SOC的標(biāo)尺，來(lái)估算電池包的剩余電量。


為了提升SOC估算的準(zhǔn)確性，蔚來(lái)還應(yīng)用了電池包內(nèi)置DCDC的策略，讓整車在不工作時(shí)，DCDC依然可以和電池包一起工作，時(shí)時(shí)計(jì)算電池包的電量。避免車輛如果長(zhǎng)時(shí)間停放，再次啟動(dòng)時(shí)，車子就容易在電量將耗盡時(shí)出現(xiàn)SOC跳變這種情況的出現(xiàn)。
至于低溫性能，同樣也是磷酸鐵鋰電池一個(gè)比較讓人撓頭的問(wèn)題。之前以擅長(zhǎng)BMS出名的特斯拉，在旗下車型部署了磷酸鐵鋰電池之后，同樣面臨在北方低溫環(huán)境下續(xù)航里程下降較為明顯的問(wèn)題。為此，蔚來(lái)的工程團(tuán)隊(duì)在通過(guò)前期收集大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，將三元鋰電電芯放置在電池包的邊角上；對(duì)電池包的四邊貼上加熱墊，并對(duì)整個(gè)電池施加主動(dòng)式熱補(bǔ)償。


小創(chuàng)新，大效用
雖然原理很簡(jiǎn)單，但按照蔚來(lái)官方的描述來(lái)看，其三元鋰鐵電池遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是在磷酸鐵鋰電池中排布幾塊三元鋰電那么簡(jiǎn)單。而這其中最為核心的是蔚來(lái)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一套專屬的三元鐵鋰電池的算法，以此對(duì)三元鋰和磷酸鐵鋰的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)匹配和校準(zhǔn)。在這套算法的支持下，三元鋰的只在10%~90%的區(qū)間工作，不僅便于SOC的估算，同時(shí)也能夠有效延長(zhǎng)三元鋰的壽命。
其實(shí)蔚來(lái)在開(kāi)發(fā)三元鐵鋰電池的道路和模式上，與特斯拉之前開(kāi)發(fā)專屬的自動(dòng)駕駛芯片比較類似。彼時(shí)特斯拉的芯片在算力上遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩掉了英偉達(dá)的產(chǎn)品，并不在于特斯拉在這款芯片上取得了多大的突破，而是因?yàn)樘厮估倪@款芯片僅僅只需要為AutoPilot系統(tǒng)服務(wù)，不用去承擔(dān)其他的責(zé)任，因此才能夠勝過(guò)英偉達(dá)芯片一籌。所以很多時(shí)候，創(chuàng)新并不需要驚天動(dòng)地，一個(gè)小小的變更就足以影響很多項(xiàng)目的進(jìn)程。


電池的成本占整車成本1/3，是決定一款電動(dòng)車性能的最關(guān)鍵指標(biāo)之一。蔚來(lái)所做的工程創(chuàng)新，雖然沒(méi)有走到改變電芯材料那一步，但依然在現(xiàn)有三元鋰電和磷酸鐵鋰電池的基礎(chǔ)上大大邁進(jìn)了一步。從某種程度上看，其所取得的成就甚至大于比亞迪在刀片電池上所實(shí)現(xiàn)的突破和創(chuàng)新。今后，蔚來(lái)或者其他車企能不能在現(xiàn)有三元鐵鋰電池的基礎(chǔ)上，再有什么新的突破和創(chuàng)新，帶給消費(fèi)者更好的使用體驗(yàn)，讓廠家能夠在成本上更好的進(jìn)行控制的電池產(chǎn)品，值得我們期待。不積跬步無(wú)以至千里，不積小流無(wú)以成江河，只有這種點(diǎn)點(diǎn)滴滴的創(chuàng)新匯聚在一起，我們自己的電動(dòng)車品牌的競(jìng)爭(zhēng)力才會(huì)得到持續(xù)的增強(qiáng)。
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