 三元铁锂电池包是一项大胆创新，它将两种完全不同的电池集成在一个电池包内，并力求让它们各自的优点最大化，这种创新精神值得其他车企学习。 9月23日上线的这款75kWh的三元铁锂电池包将替换原来的70kWh三元锂电池包，届时，用户购买蔚来电动车时可以选择两种电池，除了75kWh的三元铁锂电池包外，还可以选择100kWh的三元锂电池包，前者对应的是标准续航，后者对应长续航。 电量增加将提升续航里程。如上图所示，从续航里程来看，将原来的70kWh三元锂电池包更换为75kWh三元铁锂电池包后，蔚来三款车型的NEDC续航里程提升了30-35km。 不过，将三元锂电池包更换为以磷酸铁锂电池为主的电池包之后，冬季低温环境将是个考验。蔚来官方提供的信息表示，这款电池包拥有完整的热管理软硬件体系，相比磷酸铁锂电池包低温续航损失降低25%，但蔚来没有提供相比三元锂电池包的低温续航损失数据。 根据电动汽车用户的使用经验，车企宣布的NEDC续航里程往往与实际使用里程存在差异，尤其是在低温、高速等环境下。因此，这款三元铁锂混装电池包实际的冬季续航表现还有待进一步观察，即将到来的冬天将是个考验。 在蔚来App中，相关工作人员在留言中对用户关心的新电池包冬季续航问题进行了进一步说明，“根据我们目前测试，在-10度的情况下，综合了高速、城市及郊区工况，75kWh相比70kWh大概会多出20km左右，当然根据车速，空调使用和驾驶习惯会有差异。” 另外，对用户而言，使用新电池包有一个显而易见的好处就是磷酸铁锂电池相对三元锂电池的安全性能更好。蔚来的三元铁锂电池包总共有118颗电芯，其中，磷酸铁锂电芯104颗。三元锂电芯只有14颗，分布在电池包的四个角，并且采取了多重安全措施，比如每个三元锂电芯上面都覆盖了阻燃的云母片，电池包的四个角都加装了泄压阀。 总体来说，只要新的电池包的冬季续航能力有保证，用户价值就将得到提升，因为电量增加了，NEDC续航里程也增加了30-35km，并且安全性能得到提升。但其售价、BaaS价格等与原三元锂70kWh电池包车型相同，按蔚来的说法就是“加量不加价”。 对于蔚来而言，此方案可以在一定程度上降低电池成本，从而提升其整体毛利水平。磷酸铁锂电池的价格低于三元锂电池。真理研究墨柯表示，目前磷酸铁锂电芯的市场价格大约是0.5-0.6元/Wh，523三元大约是0.6-07元/Wh（蔚来三元铁锂电池包采用的是Ni55三元电芯），整包价格在此基础上再高20%。不过，墨柯也表示，蔚来这款新电池包的电芯成本虽然较低，但初期的系统成本可能会比较高。 对于成本问题，蔚来方面不愿多谈。蔚来电池系统副总裁曾士哲表示，为了提高新电池包的低温性能和SoC估算的精确度，在电池系统层面做了大量的设计，也新增了很多部件。因此，新款电池包的成本变化不大。 可以肯定的是，随着新款三元铁锂混装电池包技术的逐渐成熟和规模增加，其成本下降是确定的。 当然，作为一家用户企业，蔚来必须要在降成本和用户体验之间求得一个平衡，这也是本文标题中所提到的鱼与熊掌如何兼得另一个层面的问题。从这款电池包的研发过程来看，蔚来确实充分考虑了用户体验。 据曾士哲介绍，早在两年前，蔚来就开发了一款68kWh的磷酸铁锂电池包，但被李斌（蔚来创始人、董事长）否决了，因为电量比原来的70kWh三元锂电池包少，而且低温性能和SoC不精准的问题没有解决，会影响用户使用体验。所以，蔚来电池团队又经过了一年左右的研发，最终才拿出了这款三元铁锂混装电池包。 磷酸铁锂和三元锂是两种完全不同类型的电池，各有其优缺点。前者电压低、能量密度低、低温性能差、SoC估算精确度不高，但循环寿命长，价格便宜；后者电压高、能量密度高、低温性能好、SoC估算更精准，但循环寿命相对较短，价格高，而且依赖稀有金属。这两种差异非常明显的电池如何集成在一起，并且都能扬长避短呢？蔚来的工程师是如何做到的？ 首先，从结构上来说，如何在同样大小的体积中放进足够多的电池，将电量从最初的68kWh提升至75kWh呢？这主要依赖于宁德时代第二代的CTP结构，也就是CTP-S。相比第一代的CTP-0的结构，第二代结构的制造装配简化10% ，体积利用率提升5%，系统能量密度提升14%达到142Wh/kg。 75kWh三元铁锂混装电池包共有118颗电芯，其中104颗是磷酸铁锂电芯，14颗是三元电芯，分布在电池包的四个角。整个电池包的绝大部分电量来自于磷酸铁锂电池，14颗三元电芯增加的电量不足一度。这些三元电芯的主要功能是提高整个电池包的SoC估算精度，以及提升整包的低温性能。 据曾士哲介绍，75度电接近目前情况下采用方壳磷酸铁锂电芯的这款电池包的容量上限。蔚来电池团队也做过测算，如果采用比亚迪的磷酸铁锂刀片电池，最大可以装载90度电。蔚来App上一些用户留言既然将三元锂换成磷酸铁锂，就应该增加更多的电量，而不是只增加5度电。其实，不是不想，而是不能。 另外还有一点，如果增加太大电量，整个电池包的重量也会明显增加，影响整车性能。目前的方案下，电池包增重了15公斤，对车辆性能几乎没有影响。 其次，在提高低温性能方面，蔚来采取了一套组合拳。具体来说包括以下几个方面： 1、全散热路径物理阻隔：针对极冷环境下的热量损失来源，运用了低导热材料及创新的结构设计，有效提升被动保温性能，这就好像给电池包穿上了一个外套，同时把漏风散热的地方堵上。 2、耦合电池产热智能热管理：结合电池产热动态调整热控制目标，平衡驾驶体验和能耗。这样做的目的是充分利用电池在运行中自身产生的热量来帮助电池保持自身温度，减少为电池保温额外消耗的电量。 3、辐射式主动热补偿：均匀加热电芯，确保电池包工作温度的同时兼顾能耗。 4、三元锂和磷酸铁锂电芯的布局：基于蔚来大数据分析，充分利用了三元锂电芯的低温性能优势，将其布置在电池包热量最容易散失的四个角，以实现整包低温性能提升； 5、双体系控制算法：实现了对三元锂和磷酸铁锂电芯低温性能的精准控制，提高了电池系统低温能量效率。 第三，就是这两种不同类型的电池放在一起如何进行能量管理、尤其是提高SoC估算精度的问题。从结果来看，蔚来表示新款电池包的SoC估算误差从10%降低至3%，接近三元锂电池包的精度。 主要的方法是两方面，一是采取双体系电量估算法，充分利用三元锂和磷酸铁锂双体系的优势，实现电量估算的常时校准，保证估算精度。这里面涉及大量复杂的算法，这耗费了蔚来电池团队7、8个月的时间。简单来说，就是用三元锂电芯作为“标尺”去衡量整个电池包的电量，然后通过电池包内设置的大功率DCDC进行修正，这个大功率DCDC的主要作用就是进行实时的电量均衡。 为了解决三元锂电池和磷酸铁锂电池循环寿命不同的问题，蔚来的做法是只使用三元锂电池中间10%-90%的容量区间，上下各保留10%的冗余容量，“用得少就寿命长”。 总结： 400km-500km的标准续航电动车采用成本更低的磷酸铁锂电池已经是行业大势，车企都要顺势而为。但并非每家车企都像蔚来这样，在降成本和保持良好用户体验之间力求平衡，这从一个侧面解释了为什么很多车企都标榜自己是“用户企业”，但用户并不认可他们的说法。 毫无疑问，三元铁锂电池包是一项大胆的创新，它将以往两种看似不可调和的电池集成在一个电池包内，并力求让它们各自的优点最大化，蔚来的这种创新精神值得其他车企学习。
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