用户吐槽三元铁锂电池明升暗降,其实是没明
众所周知，目前电动车电池主要有三元锂电池和磷酸铁锂电池两种，车企会选择其中一种装车。不过，就在近日，蔚来发布了一种将三元锂配方与磷酸铁锂配方混装的三元铁锂电池包。
该电池包容量为75kWh,替换原来的70kWh三元锂电池，计划于今年11月开始向用户交付相应车型，并上线换电系统，售价和BaaS价格等保持不变。新电池包更大的容量可以让蔚来多款车型的NEDC续航里程均增加大约35km。
然而，加量不加价的新电池并没有让蔚来收获掌声，反而在蔚来APP社区里引来不少用户质疑。在很多人眼里，磷酸铁锂电池是上一代电动车的技术，如今也都是在30万以下的中低端车型上使用，不应该出现在蔚来这种高端车上，蔚来此举是明升暗降。
在我看来，这样的看法实在是太肤浅了。要知道，电池可不像火锅蘸料那样可以随意搭配，三元锂和磷酸铁锂电池的化学原理完全不同，充放电特性、产热动态、BMS算法完全不同，让二者协同工作是非常艰难。
既然研发困难，用户还会质疑，蔚来为何还“明知山有虎、偏往虎山行”呢？这是因为三元铁锂电池有三大好处和很广阔的应用前景。更重要的是，相比其他车企，蔚来更有条件探索混装电池技术。
混装电池的三大优势
1，提高安全性
比亚迪刀片电池针刺不起火的试验，磷酸铁锂电池比三元锂电池更安全性的特性已经广为人知。实验室数据显示，三元锂电池的自燃温度是℃，即温度一旦达到℃的时候，三元电池的材料就会开始融化、自燃，直至引发爆炸。而磷酸铁锂电池的自燃温度则是℃。通俗点说，三元锂电池就像是火药，而磷酸铁锂电池就像是煤炭，而像比亚迪刀片电池和宁德时代的CTP工艺已经能够将磷酸铁锂电池的安全性提高到针刺不起火的水平。
蔚来的三元铁锂电池虽然还有三元锂电池模组，但其中的磷酸铁锂模组依然能够降低整个电池包被针刺、破坏的风险。对消费者来说，这是切实的安全保障。
2，降低成本
最近，无钴电池已经成为很多车企研发的方向，在三元锂电池中，但钴成分是稳定材料的层状结构，可以提高安全系数。同时钴还能减小阳离子混排，便于材料深度放电，从而提高电芯的容量。
不过，车企之所以要抛弃钴，是因为这玩意近年来价格飙升，导致动力电池成本居高不下。几年前，钴的价格还不超过元/kg。但年第四季度以来，每千克钴上涨到了元左右。年，钴的价格更是涨到了每千克多元。目前钴的价格已经非常昂贵，占动力电池成本的10%左右。更严峻的是，地球上已探明的钴矿储量仅吨，而一辆新能源车的三元锂电池包，含钴量可能就会达到10kg以上，如果不考虑回收和降低钴用量的话，到年，就会出现“无钴可用”的状态。
因此，“去钴化”势必要成为未来电池技术的主要趋势，而磷酸铁锂就是一种成熟的无钴电池技术，更少的贵金属用量让其成本比三元锂电池低得多。换装磷酸铁锂电池或将电池包中的部门模组换成磷酸铁锂可以显著地降低车企的成本，消费者也能享受到更低的购车价格。
提出电池混合方案不只是蔚来，宁德时代在两个月前发布钠离子电池时也表示在电池结构上将采用AB方案，即钠离子电池和锂离子电池混合共用。此举也可以降低电池成本，因为锂也是一种价格昂贵的材料，而钠在地球的储量大到根本用不完。
3，降低衰减速度
磷酸铁锂电池的衰减速度比三元锂电池慢很多，换言之，磷酸铁锂电池的循环寿命更长。有实验数据显示，如果把剩余容量/初始容量=80%作为测试结束点，目前磷酸铁锂电池实验室1C循环寿命在次以上，部分达到次，而三元锂电池实验室1C循环寿命在次左右。
三元锂电池循环寿命之所以短是因为其电压范围用太尽了，经常满充会造成负极锂枝晶生长速度过快。
一般三元锂电池的标称电压在3.7V左右，工作电压范围宽达3.0-4.2V，换成磷酸铁锂配方之后，标称电压降低至3.2V，工作电压范围在3.0-3.3V之间，充电的终止电压只有3.6V左右。
如果把这套混合电池的电压都标成磷酸铁锂的3.6V，三元锂就不需要用尽电压，锂枝晶生长速度变缓，寿命就更长。
马斯克前不久就称赞磷酸铁锂电池的优点：“铁锂电池的使用体验和三元电池一样，我更倾向于使用铁锂电池，它可以充电到%，而镍只能充到90%。”
不过，马斯克这句话只能信后半句。磷酸铁锂电池在使用体验和三元锂电池有很大差距，因为它存在SOC电量测算困难、抗低温性能差等缺点。蔚来电池系统副总裁曾士哲也透露，蔚来曾开发过68KWH的磷酸铁锂电池包，但被蔚来高层直接予以否决，原因就是用户体验不过关。
那么，蔚来的三元铁锂电池包是如何解决这些问题的呢？答案是：尺子、防火林和CTP。
尺子、防火林和CTP
1，以三元为尺
磷酸铁锂的SOC虽然难以测算，但在三元锂电池却非常简单。于是蔚来想到了用三元锂SOC的上限和下限去做映射，从而实现整个电池包的SOC估算准确。曾士哲表示：“有一次做实验，我们突然想到，可以将三元锂电芯做了尺子，就能解决磷酸铁锂SOC估算不准的问题。”
上面是蔚来三元铁锂电池SOC估算原理图，从最左侧的柱状图可以看到，三元电芯的SOC上限和下限设定在了大约为90%和10%的位置，而磷酸铁锂SOC则是全部用尽。10-90%是三元锂电池电压斜率的最优、最线性的区间，以此来校正磷酸铁锂电池“中间平、两端陡”的电压斜率，从而校正整个铁锂电池包的全部区间。这样的做法用一个字来形容就是——妙。
另外，蔚来还在电池包中内置了大功率DCDC元件来提高SOC测算精准度。DCDC是将动力电池组高电压转换为恒定12V或者14V、24V低电压，既能给全车电器供电，又能给辅助蓄电池充电的设备，DCDC转换器在纯电动汽车上的功能就相当于发电机和调节器在传统燃油车上的功能。
电动车的DCDC大多独立于电池包之外，一般放在后备箱下方，车辆熄火断电后，DCDC也就停止工作了。但断电时，电池容量会持续降低，偷偷跑电。车辆如果长时间停放，电量下降会非常明显。再次启动时，车子就容易在电量将耗尽时出现SOC跳变，进而导致车辆明明表显还有一定的续航，却突然趴窝。
而内置DCDC可以让电池包在整车下电时电池不下电，车辆停放时仍然电池包仍然可以自检测算。在尺子原理和内置DCDC的帮助下，蔚来三元铁锂电池包的电量估算精度实现了与三元锂电池一致，误差降低至3%以内。
另外，将三元锂作为尺子还可以提高电池包的使用寿命，刚才说到，我们磷酸铁锂电芯的循环寿命比三元电芯更长，蔚来通过不满充满放三元电芯，还提高三元电芯的寿命，将二者的SOC寿命进行对齐。最终实现“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；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。”
2，全新热管理系统
在蔚来的三元铁锂电池包中，三元锂模组和磷酸铁锂模组并不是各据一方的布局，而是三元锂位于四个角落（总容量约7kWh），磷酸铁锂位于中央。这是因为三元锂电池升温快，放在散热较好的四个角落，可以让整个电池包的温升更加均衡。而在低温情况下时，外围的三元模组也能更好地为内部的磷酸铁锂模组保温。
另外，蔚来还重新设计了全散热路径物理阻隔的热管理系统，蔚来称之为“防火林”。
在防火林中，电池包的主体框架上布置了多个黑色柔软的保温材质，降低与外界的热量交换，这些布置点都是蔚来科学测量得来的。曾士哲说：“电池的散热就像一个瓶子在漏水，需要知道漏点在哪里。”
在电池外壳内部，蔚来还布置了黄色的保温材质，进一步降低低温情况下的热损失。另外，蔚来还在外壳上断层，同样也是为了降低热量传导。
以上这些都是被动热管理，而在主动热管理方面，蔚来设计了更为均匀的加热电芯，最终实现了温度均匀性提升了60%，电池最低温度提升了40%。
更均匀的主动温控可以将整个电池包的静置温度控制在-5°C左右。选择-5°C这个点也是蔚来反复测算试验得到的结果。“太高了，在加热时消耗的能量不划算；跌破这个点，损失也会很大。在内蒙、东北，只要稳住这个点，整体续航提升是非常惊人。”曾士哲透露。根据蔚来测算，主动温控系统能够让三元铁锂电池包能够在低温条件下，相比磷酸铁锂电池包低温续航损失降低25%。
刚才我们还提到，三元锂电池和磷酸铁锂电池的充放电热性、产热动态完全不同，主被动热管理还不足以让蔚来统一两种电池。因此，在软件层面，蔚来开发了双体系控制算法。
蔚来表示：“整套综合了被动、主动、包含了算法、大数据等多个层面的数据，花费了七八个月的时间进行调试，而整套代码（的代码量）已经是传统SOC算法的十倍。”
这部分算法蔚来并没有详细展开讲解，但在我看来，算法才是整个电池包的SOC测算和热管理最难的地方。这也意味着，电池包设计正在从重硬件到重软件转变，掌握电池包核心算法，或将是未来车企相互角逐的核心领域。
3，CTP工艺
蔚来的三元铁锂电池包由宁德时代提供，并采用了CTP工艺进行结构优化。
曾士哲表示，蔚来其实也用刀片电池做过实验，整体容量可以再提升，但重量也会提高，宁德时代的CTP工艺更适合混装方案。从数据来看，三元铁锂电池包制造装配简化10%，体积利用率提升5%，能量密度提升14%，达Wh/kg。
BaaS是新电池技术的沃土？
李斌曾在今年2月的财报电话会议上透露，蔚来的BaaS服务选择率超过55%。也就是说，一多半的蔚来车主选择不买断电池，而是使用换电或充电车的服务，这为蔚来推广新电池技术提供了得天独厚的条件。
试想一下，如果是其他车企推出像混装电池一样的新技术，只能通过销售新车的方式，而蔚来却可以通过换电模式迅速地将市面上的旧电池替换为新电池。这对新技术的推广来说，可以更快地达到边际效用，降低成本，实现盈利。
所以，换电模式看似资金投入巨大，但非常有利于推广新电池技术，想必这也是蔚来在早期规划换电模式时就已经想到的玩法。
蔚来的混装电池技术真的是一款妙极了的新技术，而这要建立在蔚来特色的BAAS服务基础和强大的研发实力，尤其是软件研发实力之上。这也值得其他车企借鉴和思考，在技术的研发和推广上，如何跳出固有的思路，以更高效的方式进行创新。
