蔚来三元铁锂靠不靠谱?

  • 发表于: 2021/09/24 21:38:00 来源:车云网

作者 I 孙小树

编辑 I Chris

9 月 23 日,蔚来正式发布了 75 kWh 的三元铁锂标准续航电池包,搭载该电池包的车型将于今年 11 月开始向用户交付。

三元铁锂的发布绝对是蔚来电驱动领域最重要的事件之一,因为除了面向新车主,搭载于待售车型外,三元铁锂电池还会进入蔚来换电体系,面向老车主,涉及蔚来的全部用户。

可以说,关于铁锂的争议、三元锂和铁锂的融合和消费者的疑虑,是三元铁锂电池头上的三片乌云。

铁锂不高级?

三元铁锂电池包发布的同时,蔚来更新了全系车型的配置调整信息,相比原 70 kWh 三元电池包,三元铁锂电池包容量提升 5 kWh,补贴额度也有增加(以 EC6 为例,补贴增加 1800 元)。

电量和补贴双增,看上去是一件双喜临门的好事,但我们却在蔚来 App 的评论区中发现了「刺耳」声音。

会有「75 kWh 不如 70 kWh」的声音,全因在当下的消费者认知中,磷酸铁锂电池不如三元锂电池高级。但事实真的如此么?

一个不可忽视的大背景是,随着磷酸铁锂能量密度的改进和电池包集成化程度的提高,近两年磷酸铁锂电池的装车量增长速度远超三元锂电池。

2021 年 1-8 月国内三元锂电池装车同比增长 111.2%,磷酸铁锂的同比涨幅则为 338.6%,铁锂的同比增幅是三元的 3 倍之多。


也许有人会讲,虽然磷酸铁锂电池的装机量在急速攀升,但定位较高的电动车仍在普遍使用三元锂电池,这是三元锂电池更高级的佐证。

不过,一个值得注意的趋势是,在蔚来之前,已经有越来越多的高端品牌在更积极地拥抱磷酸铁锂电池。

特斯拉全球范围内的 Model 3 和 Model Y 的标准续航升级版都换装了磷酸铁锂电池,Elon Musk 也在 8 月发推向美国用户推荐磷酸铁锂版的 Model 3。

更早之前,比亚迪销售有限公司总经理李云飞在社交媒体中表示,祝贺比亚迪刀片电池走向世界,正式落户某一国际品牌。消息人士告诉类星频道,这个「国际品牌」,正是大众集团旗下的高端品牌奥迪。

戴姆勒 CEO Ola Kallenius 也在奔驰 2020 年的战略沟通会上提到,从长期来看,磷酸铁锂会和三元锂、固态电池一起,成为奔驰长期动力电池材料的一个组成部分。还有什么比全球第一大豪华品牌奔驰下场点将磷酸铁锂更能说明问题的呢?

本质上,电池的材料无非是化学元素周期表中排列组合。在汽车行业电动化发展的早期,能量密度更高、低温性能更好的三元锂电池受到了包括特斯拉和蔚来在内的诸多车企的追捧。

但从另一个角度来说,三元锂也存在着化学稳定性更低、循环次数相对偏低、成本压力更大的问题,而铁锂的特性几乎站在了三元锂电池的对立面:能量密度低、低温性能差、热稳定性强、更长的循环寿命和更低的成本。需要指出的是,两者都不是动力电池能力六边形的全面发展型选手。


当然,对于蔚来来说,选择铁锂面临着一个比奔驰更棘手的局面:正如文章开头所说的,基于换电网络,三元铁锂电池包最终会影响到所有的蔚来车主。所以,蔚来需要解决掉磷酸铁锂在用户体验层面的所有问题。

三元 + 铁锂 

三元锂电池能量密度高、低温性能好、充电能力强;磷酸铁锂电池成本低、安全性强、循环次数高。如果把三元和铁锂的优点组合在一起,不就可以拼出个完美的能力六边形了么,这是一个看起来很美的工程创新,也是蔚来推出三元铁锂电池包的初衷。

只是,理想很丰满,现实很骨感。三元和铁锂的真正结合要翻过诸多技术、工程和运营方面的大山,这个螃蟹蔚来想吃下其实并不容易。

SoC 估算精度的问题一直是磷酸铁锂电池绕不过去的坎儿,蔚来的解题思路是拉来 SoC 估算精度更高的三元锂电池当做一把「标尺」。但三元和铁锂混搭带来的新问题是,如何匹配统一两者差异巨大的 SoC 曲线,这绝对是让 BMS 工程师们头秃的工作量。

自认 BMS 有比较好的基础的蔚来也要花上 7 个多月来应对这个问题,所以蔚来在软件的基础上又引入了硬件创新,例如可以快速、实时、均衡地实现电量校准的大功率 DCDC。

铁锂的低温性能衰减是三元和铁锂融合需要解决的另一个棘手技术问题。目前铁锂低温性能的主流解决方案是通过大数据学习车主用车习惯后在低温时预加热电池,并不断通过 OTA 升级完善该机制。

蔚来提供了不同的思路,选择了结构创新。在动力电池的内部是存在温差的,因为边缘位置导热快,四角位置就是低温工况下电池包的低温区。针对这种情况,蔚来将三元锂电池以「前二后四」的形式布置在电池包四角,让低温性能更好的三元锂电池起到保暖作用。

但蔚来三元铁锂是放在 CTP 电池包中的,三元和铁锂的电芯膨胀行为并不一样,两个电芯中间的界面材质要经过特殊设计以避免电芯形变,进而影响整个电池的性能。

除了四角低温区的三元锂电池布置方式,蔚来还采用了「全散热路径物理阻隔」的电池包结构更新,并最终通过硬件 + 主动热补偿等软件管理 + 目前市面上主流的大数据分析保证三元铁锂的低温性能。

工程制造是三元铁锂融合路上的另一个拦路虎。三元铁锂是一项全新的技术路线,创新性的硬件设计使三元铁锂电池的生产制造必然涉及大量零部件的重新开模定制,例如定制全新的电池块(Brick),而这是需要拉上供应商协同开发的,需要具备相应的工程能力储备和行业地位背书。

当我们把目光上升到企业的战略决策层面,在不明显影响用户体验的前提下,三元铁锂电池的成本优势可以在有效改善企业的长期收益,这对于蔚来而言极其重要。

但不可忽视的一点是,BMS 算法开发、全新电池块(Brick)、大动率 DCDC、大量仿真测试等的存在注定了三元铁锂的前期研发投入并不会低,是需要大规模走量才能摊平成本的,进而才能实现降本的初衷。蔚来电池系统副总裁曾士哲就表示,从目前来说成本(三元铁锂相较三元锂)可能变化不是特别大。

用户体验

一款新产品,一项新技术,能否打消消费者的疑虑,并最终说服消费者掏出真金白银和送上好评点赞,还是要看用户的付出和收益是否成正比。

当我们以用户的角度,把目光聚焦到蔚来三元铁锂电池身上,发现车主得到了 5 kWh 的额外电量,新车主获得了更多的新能源补贴,付出代价的是不再得到纯正的三元锂电池包。

如果把额外的购车补贴看作蔚来对新用户尝试新技术的小小鼓励,把 5 kWh 看作是对全体用户的小小福利,那么忽略 Ta 们,简单粗暴地比较三元铁锂和「纯血」三元能带来的用户体验就可以判断这项交换值不值得。

不同于宁德时代之前发布的钠锂夹心式混合布置,蔚来三元铁锂中的三元锂只布置在电池包边缘位置,铁锂是蔚来三元铁锂电池中的主力,所以涉及到用户体验时,与铁锂相关的 SoC 估算和低温衰减仍是主要关注点。

首先谈 SoC,根据蔚来官方的说法,通过软件算法与硬件应用的创新,三元铁锂电池包的 SoC 估算误差可以下降至 3% 左右,达到三元锂电池的水平。如果官方数据准确的话,在 SoC 估算方面,三元铁锂不会相较三元锂电池有用户体验上的差距。

其实焦点在于磷酸铁锂的另一痛点,冬季低温性能衰减。对于三元铁锂低温续航表现,蔚来官方的介绍是,「该电池包相比磷酸铁锂电池包低温续航损失降低 25%」。

等等,SoC 估算的参照对比是三元锂电池,三元铁锂和纯三元打了个平手,到了低温续航这里,参照物就变成了铁锂,相比铁锂低温续航损失降低 25%,相比三元如何呢?毕竟用户比对参照物一定是三元锂电池。

蔚来产品市场部在蔚来 APP 评论区中的回应是,根据目前测试,在零下 10 度的情况下,75 kWh 的三元铁锂电池包比 70 kWh 原三元电池包多出 20 km 左右。

所以目前来看,根据蔚来官方的信息,75 kWh 三元铁锂电池包的用户体验基本可以和原 70 kWh 三元电池包持平。

关于用户体验,其实这一直是蔚来最鲜明的企业特色,李斌多次公开场合表示,蔚来致力于成为世界上用户满意度最高的公司。为了用户体验的提升,蔚来是愿意付出不成比例的投入的。

其实蔚来很早便有了自己的第一款 68 kWh 磷酸铁锂电池包,但蔚来李斌否定了 68 kWh 铁锂的装车,因为铁锂的用户体验不及三元。

就日常使用中的实际续航表现而言,68 kWh 磷酸铁锂其实已经十分看齐 70 kWh 三元电池了,因为在实际的日常使用中,三元的电量上限往往定在 90%,而铁锂是可以充满的。

如今的三元铁锂电池作和当初的磷酸铁锂电池对比,最直观的改变自然是 68 kWh 到 75 kWh 的电量增加,但最重要的提升是 SoC 估算和低温性能,因为这两者关系到用户体验。

站在用户体验的角度,我们也能更好地理解蔚来为何要选择三元铁锂,因为在降低成本这条企业必经之路上,三元铁锂可以更好的兼顾用户体验,而这关系到蔚来这家公司所致力追求的东西。


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