鉅大LARGE | 點擊量：731次 | 2023年07月24日
鐵鋰、三元哪個更安全？蔚來或將掀起PACK混搭風
9月23日，蔚來召開電池技術溝通會，正式發布75kWh三元鐵鋰電池，詳細介紹了磷酸鐵鋰+三元鋰的AB電池。這也是行業內首次將兩種電池結合起來并進行量產的方案，為車企提供了一個新思路。
蔚來三元鐵鋰標準續航電池包75kWh在蔚來App上線后，用戶留言最關心兩個問題：
為什么多了5度電？電池低溫衰減如何？
電池一旦沾了磷酸鐵鋰，自然大家就覺得成本降了。事實上，從降低成本方面考慮，大多數企業會選擇直接上磷酸鐵鋰電池，比如特斯拉，用磷酸鐵鋰并增加續航降低售價，就一下子堵住了用戶的嘴。
但是蔚來卻選擇了一種更為復雜的方式。三元+磷酸鐵鋰，外加5度電，價格不變，可是很多用戶還是覺得虧了。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
對于5度電的質疑，主要來自于磷酸鐵鋰電池成本更低，性能不如三元鋰電池，所以很多用戶覺得，蔚來多送5度電是為了找補一下。
那就先說說三元鐵鋰標準續航電池包75kWh的來歷。
三元鐵鋰標準續航電池包（75kWh）
多送5度電背后的用戶思維
從9月23日14時開始，三元鐵鋰電池包（75kWh）正式開放預定，蔚來新購車用戶可以選擇三元鐵鋰標準續航電池包（75kWh）或者三元鋰長續航電池包（100kWh）。
如果按照預期，應該是一款68kWh磷酸鐵鋰電池包在一年前與100kWh三元鋰電池包一起發布，但是生生被蔚來創始人、董事長、CEO李斌否決了。
68kWh磷酸鐵鋰電池包是典型的研發角度和成本角度出發，這太不用戶型企業了。所以李斌提出了一個想法，“如果多送5度電呢？”
多送用戶5kWh，加量不加價，這才符合用戶型企業蔚來的宗旨，所以，推翻重來，延遲一年，蔚來推出了三元鐵鋰標準續航電池包75kWh。這樣，相比此前三元鋰70kWh電池包，同一車型的標準續航還可以增加35公里。
其實，在今年Q1的財報會議上，對于是不是會采用磷酸鐵鋰電池的問題，李斌也回答過，磷酸鐵鋰電池的成本優勢很高，但在此之前，蔚來會先解決鐵鋰電池的用戶體驗，這將是核心基礎。
三元+磷酸鐵鋰這種混裝形式，蔚來是全球首家量產下線。采用了部分磷酸鐵鋰看似降成本的方式，其實對于技術開發的難度大大提高了，從電芯分布形式、雙體系電量估算，到新一代CTP（CelltoPack）技術，都是全新的設計和技術，蔚來在搞定這個新電池包的過程中，同時獲得了十多項專利及專利申請。
并且由于生產制造過程的成本也有所提高，所以整個電池包的成本并沒有下降。
所以從最終結果來看，價格不變，續航里程增加，并且BaaS價格、換電權益、續航升級權益等與原三元鋰70kWh電池包車型相同，所以用戶確實不虧。
負責研發三元鐵鋰電池包的曾士哲說，在實際研發中，所有的技術研發和設計都是基于用戶反饋的大數據進行的。“甚至我們相信75kWh三元鐵鋰電池會比很多友商的三元鋰電池好很多。”
在研發和設計階段，蔚來就會每周根據用戶反饋，對三元鐵鋰電池包做相應的改變和閉環。
但是，對于這種新型混裝形式，實際表現究竟怎樣，終究還是有疑問的。
長久以來三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池都有著各自明確的優缺點，像磷酸鐵鋰電池在耐低溫能力和能量密度方面較差，三元鋰電池則在安全性能等方面較弱。根據官方消息，與主流雙雄三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池相比，三元鐵鋰標準續航電池包低溫續航損失降低25%，實現整包低溫性能提升，并且在SoC預估方面，采用了雙體系SoC算法，將傳統鐵鋰SoC計算誤差從10%降低到3%；同時相比原三元鋰70kWh電池包，三元鐵鋰標準續航電池包（75kWh）做到了同體系能量密度提升14%，也使得ES6，ES8等各款汽車的續航里程相應的增加了30-35KM。但是缺點也是有的，三元鐵鋰標準續航電池包（75kWh）整體電池包的重量有所增加。
磷酸鐵鋰和三元鋰電池哪個更安全，磷酸鐵鋰和三元鋰電池的區別？
一、磷酸鐵鋰和三元鋰電池的區別
磷酸鐵鋰電池
簡而言之，就是以磷酸鐵鋰作為正極材料，石墨亦或碳作為負極材料，正負之間允許電子相通，而金屬離子則不能通過隔膜材料。
三元鋰電池
三元鋰電池通俗來說就是以三元復合材料作為正極材料，并以碳硅復合材料作為負極材料，隔膜材料與磷酸鐵鋰電池的隔膜材料一致。三元鋰電池由鎳鈷鋁、鎳鈷錳兩種技術路線。
二、磷酸鐵鋰和三元鋰電池的優缺點
磷酸鐵鋰電池
優點：
磷酸鐵鋰作為動力電池有高溫性能和安全良好，當電池在放電的過程中，內部溫度比外部溫度高出30度，這個時候的電池依舊完好如初，一旦電池內部結構遭受損壞，不用擔心電池出現自然、爆炸等危險。
不僅如此磷酸鐵鋰電池還有循環壽命長的優點，經過2000次以0.5C倍率充電、1C倍率電池充放之后，電池容量仍舊能保持在93%，由此可見電池的續航能力是多么強大啊！
缺點：
俗話說得好，凡事都有利有弊，磷酸鐵鋰電池好處多多，但是也不乏有弊端。首先要說的就是磷酸鐵鋰電池的能量密度，相比其它鋰電池較低，在相同質量下，其續航里程則遠不如三元鋰電池。
由于磷酸鐵鋰電池具有良好的安全性和循環壽命長的優勢，故此磷酸鐵鋰電池被廣泛應用于公交車、出租車等。
三元鋰電池
優點：
三元鋰作為動力電池，能量密度相對較高。在相同容量下，三元鋰電池的能量密度是磷酸鐵鋰電池的1.7~2.2倍。
不僅如此，三元鋰電池體積更為輕巧，在相同電池容量下，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，后者要遠比前者重60%。
三元鋰電池除了以上兩大優勢之外，還有就是低溫性能良好，在低溫條件下，三元鋰電池容量和能量衰減率都遠比磷酸鐵鋰電池出色。
缺點：
三元鋰電池自然也有不足之處，就是安全性相對較差，這種電池在200℃環境下會發生分化，內部的化學反應，在高溫下則更為劇烈，反應過程中會產生氧分子，進而加劇電解液材料的燃燒。
如何突破技術瓶頸
那就先說最關心的低溫衰減問題。
蔚來公布的數字顯示，75kWh三元鐵鋰電池包采用了全方位保溫設計，低溫續航損失降低25%。當然，這是相較于磷酸鐵鋰電池的低溫性能而言的。
解決低溫衰減問題，從靈活的電芯排布方式，算法，到阻隔方式、主動熱補償等方式，蔚來都經過了全新的設計。
在電池包設計上，蔚來采用的是CTP封裝設計。曾士哲說，這種設計上沒有模組概念，而是根據大數據分析確定三元電池的位置，目的是把整個電池的溫差降在三度以內，常用溫和的工況可用做到1-2度以內，所以每個角落三元數量不一樣的，前面兩個、后面四個。
獨創的雙體系算法，根據三元和鐵鋰電池低溫特性進行模型化控制，經過多輪標定，有效提升了低溫下電池系統的能量使用效率。
同時，根據電池低溫下內阻升高的特性，開發電池的產熱模型，結合整車的熱管理，動態調整電池控制目標，達到能耗最小與駕駛體驗的平衡。
電池包整包所有散熱路徑進行熱量流通分析，根據大數據分析得出極冷天氣下的熱量損失來源，運用低導熱材料及創新的結構設計，在所有路徑上的關鍵結合點進行熱量阻隔設計，有效提升駐車時電池的溫度，避免電池溫度低帶來的能量損失。
在長時間極低溫環境下，主動開啟輻射加熱系統，兼顧電池能耗和溫度均勻性，保證電池快速達到最優工作溫度。12小時極冷環境下，電池最低溫度提升40%，溫度均勻性提升60%。
同時，蔚來還要解決的一個問題就是SoC（車輛電池的荷電狀態）估算問題。
SoC代表電池剩余可用電量占總容量的百分比，是電池管理系統中最為重要的狀態之一，工程師可以根據SoC的數據，來匹配BMS算法，以達到準確顯示電池系統剩余電量，緩解用戶里程焦慮，SoC估算精度越高，越能顯示真實續航水平。
但是相比于三元鋰電池，磷酸鐵鋰電池SoC的估算精度并不高。而對于兩種電芯混裝的新電池系統，如何進行新電池系統SoC估算是對算法的巨大考驗。
這里蔚來采用的技術方案是將三元電池的SoC上限和下限映射到電池系統的SoC區間內，以建立一組三元電池的SoC的上限、下限與電池系統的SoC區間之間的映射關系。
同時基于三元鋰和磷酸鐵鋰的特性，如自放電的不同，首次開發大功率電池包內DCDC高低壓轉換系統，實現快速、實時、均衡的SoC校準。同時還具有降低靜態功耗，延長電池壽命等多個特點。
通過算法、硬件、雙體系電芯的有機結合，做到SoC的精準估算，將傳統鐵鋰SoC計算誤差從10%降低到3%。
簡單來說，即使你照搬蔚來三元鐵鋰電池的電芯排布方式和阻隔方式，沒有算法，一切都是白搭。
相比于三元鋰70kWh電池包，重量重15公斤。
關于電池衰減周期：在第一年的使用周期內，三元鐵鋰標準續航電池包的電池衰減，會略高于原三元鋰（70kWh）電池包，從中長期使用來看，二者衰減程度持平，整體均優于傳統磷酸鐵鋰電池。
關于安全：分布在四周的三元電池觸發后的高溫熱會傳播，測試上蔚來做了很多升級測試包括多點觸發，所以即便一次把兩個點同時觸發，也不會有問題。
在碰撞安全方面，曾士哲說，現在市面上很多電池包為了方便組裝會把保險絲盒放在前端。但是如果前向的碰撞發生，有可能導致的短路點繞過前面的保險，引發危險。75kWh三元鐵鋰電池包把保險是放在最后端就能避免這個問題。
這一設計是在寧德時代的幫助下共同實現的，同時還在前艙加了結構梁，當整個車大力碰撞完以后還有空間，所以整個在碰撞安全性都有升級。
關于換電標定問題：蔚來的BMS軟件里已經兼容了多種電池的初始標定設置，而且每一個電池包有自己的唯一ID，BMS會根據電池包的ID信息再進行識別對應，所以不需要重新設置，直接換上去之后，就可以自適應工作。
事實上，從用戶角度出發，卻并不能解決所有用戶的問題。常常是一部分用戶覺得很滿意，一部分用戶依然有諸多不滿。
就如此次蔚來更換新電池包一樣，用戶依然分為兩派。
蔚來舍棄磷酸鐵鋰電池，非要研發三元鐵鋰電池，不但給自己增加難度，還有點費力不討好。
技術迭代的市場檢驗和用戶認可總是需要一個過程，就如電動車的發展一樣，沒有技術迭代，電動車的使用體驗就會始終停留在初級階段，電動車市場也就不能經歷飛速發展。電池技術作為提升電動車使用體驗的一部分，也正在經歷這一過程。
蔚來這次公布的和科技，總的來說就是用三元鐵鋰標準續航電池包（75kWh）來替換之前的原三元鋰70kWh電池包，由于在三元電芯中混搭了磷酸鐵鋰電池電芯，所以毫無疑問會降低能量密度，然后再通過新一代CTP（CelltoPack）技術來實現空間利用率的優化來彌補這缺失的能量密度。
而往大的方面來看，這種混搭方案，不管是寧德時代的鈉離子電池和鋰離子電池混搭使用，還是蔚來的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池混搭使用，都是一種新的趨勢，想要做到合理的串聯、并聯以達到發揮各自特色，同時彌補各自的缺點。但是這種方式的混搭，會對BMS的算法提出更高的要求，因為要做到在單個不同種類的電芯上的電壓、內阻、容量等方面進行匹配，所以穩定性也需要進行進一步驗證，能否在未來成為新的趨勢還是要經過實踐檢驗才行。品玩，華爾街見聞，浩歌娛樂
