超级播报:蔚来推出三元铁锂电池包

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    超级播报,每周都有料。最近一段时间里,围绕电动车的各种重磅消息都指向了同一个关键词“电池”。蔚来在电池技术上做了新尝试,全新的三元铁锂电池包在降低电池成本上又有新成效;电池安全技术再添“新丁”,长城正式公布了“大禹电池”技术的细节,三元锂电池似乎就要告别起火爆炸了。那么,这些新出现的技术能让电动车便宜又安全吗?

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  简单来说,目前动力电池面临的最大问题是用户日益增长的续航需要和动力电池不安全、不便宜之间的矛盾,能量密度高的电池(如高镍三元锂电池)往往意味着化学性质不稳定、容易发生自燃事故,安全的电池(如磷酸铁锂电池)却常常在能量密度、低温放电能力上有短板。对此,目前业内主要有两种解决方案,一是让便宜、耐用的电池具备更好的性能;二是让活泼、不稳定的高性能电池更安全。像蔚来的三元铁锂电池、比亚迪的刀片电池都属于第一类,大禹电池等电池安全技术则属于第二类。

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  蔚来汽车在近日发布了全新的75kWh三元铁锂电池标准续航电池包,听名字像是三元锂电池和磷酸铁锂电池组成的“二声部合唱”,但事实上三元铁锂电池更像是一出相声,磷酸铁锂电池演“逗哏”,三元锂电池演“捧哏”。本质上来说,它更像是磷酸铁锂电池的Pro Max版,在冬季续航等性能指标上要超过普通磷酸铁锂电池,同时价格也能做到比三元锂电池更低。

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  之所以三元铁锂电池的最终方案没有像“夹心饼干”那样富有和谐的美感,是因为三元锂电池和磷酸铁锂电池之间的区别,要显著大于两者在名字上的不同。工程应用中如果要将两种差别巨大的电池进行完美的串联,不仅技术难度巨大,得到的更可能是一种能量密度还比磷酸铁锂好不了多少、价格还约等于三元锂电池的产品。

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  所以,在混搭中,不仅要对两种电池开发两种不同的控制逻辑,还要对电芯之间的协同均衡电路进行专门的设计。即使是蔚来的这个尽量减少三元锂电池使用的磷酸铁锂电池Pro Max版混搭方案,为了解决两种电池的共存问题,还是着实让工程师们感到头秃。

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  第二个问题是电芯电量的均衡。对于同一种电芯组成的电池包来说,由于工艺误差会造成不同电芯之间的内阻、容量、电压存在一定的差异,电池内部通常会设计有专门的电量均衡电路来平衡电芯间的差异,防止出现过充过放的情况。就像一辆放满很多同样大小水桶的卡车去运水,想要开的稳,不同水桶里的水量需要尽可能的一致。

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  从最终效果上看,蔚来全新开发的这一双体系SOC算法,充分利用率三元锂电池和磷酸铁锂电池各自的优势,能够将传统磷酸铁锂电池SOC的估算误差从10%降低到3%,这能让你的表显续航更真实、更靠谱。

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  从数据上来看,这些制热、保温措施能让三元铁锂电池包的低温续航损失降低25%,如果在连续12小时的极冷环境下放置,电池包内的最低温度将升高40%,包内各电芯的温度均匀性还可提升60%。

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  在安全性上,三元铁锂电池很好的继承了磷酸铁锂电池的优势。而对于分布在角落的三元锂电池,工程师也对电池包进行了多点触发热失控测试,确保在热失控后不会引发磷酸铁锂电池产生连锁反应直至起火爆炸。同时,在碰撞安全方面,三元铁锂电池包还将保险丝盒布置在了电池尾端,进而避免了前向碰撞引发大规模短路甚至自燃的可能。

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编辑点评:

  其实像三元铁锂电池这样的混搭方案,业内并不只蔚来一家在做,比如宁德时代的钠离子电池也采用的是混搭设计,区别在于是将未来降价潜力更大的钠离子电池与锂离子电池进行了组合。这种通过混搭让便宜、耐用的电池具备更好的性能的思路虽然看上去很美,但其复杂程度从前文的描述中相信您也能感触颇深,而如果混搭比例得当,专心给某一种电池做加法而不是贪心地想“全都要”,还是很能解决目前动力电池使用中的现实问题。

  从目前公布的性能参数和价格上来看,三元铁锂电池也挺值得期待的,蔚来的换电模式还能进一步拓展电池包的产量进而摊薄开发的成本,让电池再便宜一些。至于蔚来的这一次尝试能不能成功,会不会有更多便宜好用的混搭电池方案出现,就让我们拭目以待吧。

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  动力电池的另一种升级思路,就是让活泼、不稳定的三元锂电池变得更安全。这一路线的竞争要比混搭路线来的更残酷,目前已经有广汽埃安弹匣电池、极氪极芯电池、岚图琥珀和云母电池、思皓蜂窝电池等电池安全技术扎堆出现,长城汽车又正式推出了大禹电池,他们都声称可以实现三元锂电池包不起火、不爆炸。

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  在测中,电池内部通过加热方式触发热失控后(该测试方式的严苛程度要高于目前国标GB 38031-2020中单点针刺或者加热的热失控试验),在温度最高达到1037℃、瞬间最高气压约16kPa的情况下,依然能保证不起火、不爆炸的安全性能,“驯服”了NCM811这一当前可量产的最活泼、最不稳定的动力电池电芯。

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  比如广汽埃安弹匣电池的设计主要是为每个单独的电芯建立隔热的“安全舱”,岚图琥珀电池则是用隔热阻燃的有机硅符合材料将每一个电芯包裹成琥珀,极氪极芯电池使用了陶瓷橡胶、玻璃纤维和云母组成防火墙。虽然这些方案在细节上有一定差异、命名上也五花八门,但本质上来说都是在电芯隔热散热措施上做加法,再配合实时BMS监测、强制冷却功能,达到控制热蔓延、保证电池包安全的目的。他们之间的竞争更像是一场“起名大赛”,比谁的故事更能讲进消费者心里。

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  此外,比试验复杂的多的实际用车场景也是对电池安全的一大挑战。目前,用系统方案不断升级三元锂电池包的做法,已经能在国标测试甚至更严苛的测试中保障电池包的安全,也让车企在宣传上敢于使用“不起火、不爆炸”的字眼。但毕竟再全面的测试也无法覆盖电池包可能遇到的威胁,至今仍没有任何一家厂商敢在质保的层面上,为电池的安全做出承诺,为电池使用中的起火自燃买单。我们需要车企给出这样的承诺,让消费者在选择电动车时更有信心。

编辑点评:

  在提升三元锂电池包安全性方面,我们已经看到了五花八门却大同小异的各种系统性解决方案,它们已经能在比国标更严苛的测试中实现不起火、不爆炸,进而保障车内乘员的安全。但这更多是技术层面的解决方法,我们还需要厂商在质保层面给出足够的承诺,让消费者用着放心。而未来固态电池等新型电池技术的开发,也是很值得期待的、从根本上解决自燃问题的手段,我们希望这样的升级迭代能早日完成。(文/汽车之家 孙一超)


来源:汽车之家

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