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行业首创!蔚来 75kWh 三元铁锂电池技术解析
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”我是选 75 度电还是 100 度电啊“,电池包的选择已经让许多想购买蔚来的用户产生纠结。

在大部分消用户认知中,新能源车市场主要的电池种类分为三元锂电池和磷酸铁锂电池,两个在能量密度、低温性能、电池成本上各有优劣。

而蔚来的三元铁锂电池还是个新面孔,先下一个定义,三元铁锂电池是融合三元锂、磷酸铁锂特性开发出的动力电池行业全新的电池包。

75kWh 三元铁锂电池包的来源

当前磷酸铁锂使用市场范围不断扩大,在蔚来发布 100kWh 三元锂电池包时,电池团队就已经完成了 68kWh 磷酸铁锂电池包的研发工作。

但磷酸铁锂相较于三元锂在低温性能和 SoC 估算方面存在着一定差距。团队上报后,李斌否定了该方案,原因是蔚来是一家服务用户的车企,推出该电池无法给用户交代。

蔚来 75kWh 三元铁锂电池

在这个方针的指引下蔚来电池研发团队寻找新的方向,历时 1 年多的研发,诞生了三元铁锂电池包,这使得蔚来成为行业首家将三元铁锂技术量产的车企。

三元铁锂电池包的技术特性

顾名思义,三元铁锂是由三元锂电芯和磷酸铁锂电芯组合而成的电池包,其中三元锂电芯占比约 15%,磷酸铁锂电芯占比约 85%,供应商均是宁德时代。

熟悉新能源车的用户都知道,磷酸铁锂电池在低温情况下会导致的续航大打折扣和 SoC 估算不准两大问题。

如何解决低温导致续航折扣?

为了解决这两大问题中的低温难题,从电芯布局可见,三元铁锂主要分布电池包的四周角落,紧紧的包裹着磷酸铁锂电芯。

那为什么要填充在四个角落呢?原因很简单,就是保温。

蔚来认为阻断电池包散热源头才是保温的最有效方式,所以在考虑底盘空气动力和低温特性之后,就把耐低温性更好的三元锂放在了热流失最严重的四边角落,有助于电池保温。

除此之外,传统紧贴电芯加热的方式存在诸多弊端,最明显的就是加热不均匀,最终导致部分电芯过热出现衰减,边缘电芯热流失严重,为此蔚来在电池包开发时,在热流失严重的地方设计了全新了保温材料,在电池包内壁贴上了加热阻热的流失层。

优化布局和加热结构之后,全新 75kWh 三元铁锂电池包保温均匀性提升了 60%,电池最低温度提升了 40%,低温续航损失降低 25%,有效的解决了磷酸铁锂的低温衰减问题。

如何提升磷酸铁锂电池 SoC 估算精度?

很多电动车用户能发现,大多数车型在最后几十公里就不显示剩余里程了,这是因为磷酸铁锂电池 SoC 估算不准导致的。

蔚来在 75 kWh 三元铁锂电池上就解决了这个问题,75kWh 三元铁锂电池包用三元锂作为标尺,实时校准磷酸铁锂在平台段的 SoC。

因为磷酸铁锂本身的循环寿命就比三元锂长,而三元锂循环寿命短是因为电压范围用太尽了。另外,一般锂离子动力电池的标称电压在 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。

若把三元铁锂电池的电压都标为磷酸铁锂的 3.6v,三元锂就不需要用尽电压。在蔚来三元铁锂电池上,三元锂的电量只用了 10%-90% 这部分,上下共计 10% 没用,可以利用电压斜率最优段来较正整个磷酸铁锂电池的全部区间。为此开发了双体系 SoC 算法,充分利用三元铁锂双体系的优势。

同时基于三元锂和磷酸铁锂的特性,如自放电的不同,首次开发大功率电池包内 DCDC 高低压转换系统,实现快速、实时、均衡的 SoC 校准。

通过算法、硬件、双体系电芯的有机结合,做到 SoC 的精准估算,将传统铁锂 SoC 计算误差从 10% 降低到 3%。基于此,75kWh 三元铁锂电池包能精准的反馈剩余电量,理论上在表显剩余续航为 0km 的时候还能继续行驶 10km。

蔚来全新 CTP 技术

最后值得关注的是,蔚来在 75kWh 三元铁锂电池包采用了全新的 CTP 技术,由单个电池单体直接组成电池包,电池包体积利用率提升 5%,同体系能量密度提升 14%,制造装配简化 10%。

但由于新的电芯是磷酸铁锂,所以电池包整包的重量增加了 15kg,升级后的整包能量密度达到了 142Wh/kg。

总结起来就是,融合创新的三元铁锂电池既有优秀的三元锂一样的低温特性、容量大、SoC 估算精准,还具有磷酸铁锂的性价比、电池循环次数长,衰减慢等优势。

75kWh 电池包续航数据

75kWh 三元铁锂电池包在蔚来各车型的续航数据相比 70kWh 三元锂电池包也有一定提升,搭载全新 75kWh 三元铁锂电池包的车型大体上也有 30km 续航的提升。

  • 2018 款蔚来 ES8 标准续航版,NEDC 续航达到 385km;
  • 2020 款蔚来 ES8 标准续航版,NEDC 续航达到 450km;
  • 2020 款蔚来 ES6 运动版,NEDC 续航达到 455km;
  • 2020 款蔚来 EC6 运动版,NEDC 续航达到 465km。
  • 2022 款蔚来 ET7,CLTC 续航达到 530km;
  • 2022 款蔚来 ET5,CLTC 续航达到 550km。

总结

全新的 75kWh 电池包虽然只在磷酸铁锂电池的基础上增加了部分三元锂电池,但新增了云母板隔热材料、内置了高压 DCDC 模块,因此电池包整体成本并没有降低,不过也有很多用户对于蔚来的 75kWh 三元铁锂电池表示认同。

蔚来电池灵活升级

至于到底选择哪款电池包,个人认为目前电动车日常使用还是在城市当中,配合蔚来充换电体系,75kWh 电池已足够日常使用,如果进行长距离长途驾驶,完全可以使用蔚来灵活换电,老车主也可以使用全新的电池包。

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