鉅大LARGE | 點擊量：687次 | 2023年07月24日
蔚來準備第一個“吃螃蟹”的混裝電池到底厲害在哪，又難在哪？
蔚來汽車第一個“吃螃蟹”——推混裝電池，能吃的香嗎？
就在最近，蔚來汽車推出了一個“三元鋰電池”和“磷酸鐵電池”混裝組成的75kWh新電池包（官方稱為三元鐵鋰電池），在售價不變的情況下能給車輛提升35公里的續航，同時還兼具了磷酸鐵與三元鋰兩種電池的優點——比三元鋰電池更安全，比磷酸鐵電池低溫性能更好。
無獨有偶，中國動力電池龍頭企業寧德時代在此前發布鈉電池時也表示，在量產時將采用鈉電芯和其它電芯混裝的策略，制造“AB電池”，不過這一設想需要到2025年之后才會落地。
反觀蔚來，該電池在今年11月份就將量產裝車，三元鐵鋰電池毫無疑問也將成為全球首款量產銷售的混裝電池，甚至目前其它車企根本就還沒提出過類似的方案，蔚來就是第一個吃螃蟹的企業。
在動力電池材料體系突破比較困難的當下，混裝電池顯然是現階段在動力電池領域一個可以進行嘗試的新路徑，一位行業人士直接表示“這些創新很值得敬仰。”
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表面上看，蔚來的混裝電池兼具了兩種電芯的優點，很適合電動汽車。但凡事都有正反兩面，三元鐵鋰電池肯定也存在一些天然的缺點和技術難點，這顯然是在發布會上沒有詳細講述的。
因而另一位新造車公司技術負責人評論稱電芯混裝帶來的挑戰并不算少，技術難度仍然客觀存在。
那么混裝電池到底是怎么回事兒？核心的技術難點在哪里？蔚來又是如何解決這些困難的？通過與多位動力電池企業、新能源車企的技術專家交流后，試圖揭開混裝電池的神秘面紗。
01.寧德時代率先發布蔚來即將裝車
顧名思義，混裝電池就是同一個電池包由至少兩種不同類型的電芯來組成。
目前國內已經有多家企業已經開始著手研發了。在今年的7月29日，寧德時代正式推出了鈉電池，同時也推出了AB電池方案。
寧德時代的方案是將鋰離子電池和鈉離子電池按一定的比例進行混搭，放到同一個電池系統里面，形成一個“夾心電池”，然后通過BMS算法對不同的電池體系進行均衡的控制，解決了現階段鈉離子電池能量密度的短板，又能發揮出其高功率、低溫性能好的優勢。
不過，寧德時代的產品還沒有走到量產階段，而蔚來則直接將這種電池帶到了現實中。
9月23日，蔚來正式發布了三元鐵鋰標準續航電池包，這種電池也是一種混裝電池，蔚來方面將三元鋰電芯和磷酸鐵鋰電芯進行了混合排布。
從官方發布的信息來看，蔚來的三元鐵鋰電池仍然以磷酸鐵鋰電芯為主，僅在電池包的四周放置了6個三元鐵鋰電芯。
整個電池包的容量為75kWh，與原來的70kWh三元鋰電池包相比，續航里程可以提升35公里，但在售價上并沒有變化。
▲三元鐵鋰電池
根據蔚來方面介紹，這一電池已經開始接受用戶預定了，11月份就將會正式開始交付，目前蔚來已經下架了此前的70kWh電池包，后續用戶將直接搭載75kWh電池包，新款的75kWh電池也同樣支持換電。
現階段就只有蔚來和寧德時代向外部宣布了正在進行混裝電池的研發，不過在向國軒高科方面求證之后，相關負責人表示，國軒高科也正在進行這方面的嘗試和研究。
整體上來看，在材料體系突破比較困難的情況下，混裝電池也是現階段在動力電池領域一個可以進行嘗試的路徑，一位行業人士就表示“這些創新還是很值得敬仰的?！?/p>
02.一致性存在挑戰鐵鋰電池短板仍需彌補
作為一種新的電池技術，三元鐵鋰電池也面臨著比較多的技術難點。
此前也和多個行業人士進行了交流，其中一位傳統車企的電池負責人表示，不同的電池體系下，平臺電壓存在不一致的情況，這種情況下控制相對比較難，另外不同電芯的膨脹力、整包壽命和冷卻邏輯都有可能面臨挑戰。
一位傳統車企新造車品牌的新能源技術負責人認為將三元鋰電芯和磷酸鐵鋰電芯進行混搭，最大的挑戰在于電池管理系統，不同的化學體系、工作電壓、SOC檢測和計算、電芯壽命預測都需要兩套算法。
從兩位車企人士的回答來看，這種混裝電池的難點主要在算法層面，不同電池的算法邏輯都不太相同。
蔚來的三元鐵鋰電池采用了新的封裝技術，此前并沒有太多的技術經驗，所以在硬件方面也可能會存在一定的難題。
另外，一位資深的電池行業專家則認為，這項技術并不存在很復雜的東西，他在十年前就曾做過嘗試，在現下的芯片算力和BMS下，完全可以實現。
不過，作為磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的結合體，蔚來的三元鐵鋰電池主要需要解決的就是這兩種電池各自的缺點，而磷酸鐵鋰電池作為主要的構成部分，解決磷酸鐵鋰電池的缺點也就成了主要的任務。
所以，三元鐵鋰電池面臨的主要有三個問題：1、磷酸鐵鋰電池能量密度過低；2、磷酸鐵鋰電池的低溫性能太差；3、磷酸鐵鋰電池的SOC估算不準確。
03.三元電池做標尺算法是重中之重
針對這些問題，蔚來也做了一定的措施。
為了彌補磷酸鐵鋰電池能量密度低的問題，蔚來方面直接采用了新一代的CTP技術，制造過程中可以簡化10%的流程，電池的體積利用率提升了5%，通過這樣的設計，電池的能量密度提升了14%，達到了142Wh/kg。
▲三元鐵鋰電池采用新一代CTP技術
磷酸鐵鋰電池的SOC估計不準確也是一個老大難的問題，北方用戶冬季對此均深有體會，看著表顯里程還有很多，但在走了一段之后，可能就沒剩下多少里程了。
這主要跟磷酸鐵鋰電池的特性相關，公開信息顯示，電池SOC估算主要依賴開路電壓的校準，開路電壓的曲線越陡估算越精準，但磷酸鐵鋰電池的開路電壓大部分時間都是平緩的。
蔚來的解決方法則是在磷酸鐵鋰電池中添加三元鋰電芯，一位電池企業技術專家表示，三元鋰電池的SOC估計更加準確，只要容量接近，通過三元鋰電池的特性，就可以提升磷酸鐵鋰電池的SOC精度。
▲三元鋰電芯可以幫助提升磷酸鐵鋰電池的SOC估算
蔚來電池系統副總裁曾士哲在發布會上也表示，在三元鐵鋰電池中，三元鋰電芯是作為標尺而存在的，主要用來解決磷酸鐵鋰電芯的SOC不準確的問題。
上文的電池專家表示，在串聯的情況下，三元鋰電芯可以作為磷酸鐵鋰電芯的測量器，提升SOC的準確性。
另一方面，磷酸鐵鋰電池在冬季的低溫性能也非常差，三元鐵鋰電池也彌補了這個問題。這也離不開其中摻雜的三元鋰電芯。
▲三元鐵鋰電池電芯布局
由于物理特性，三元鋰電芯的保溫性能比磷酸鐵鋰電池要更好一點，所以將三元鋰電芯放置在四周就相當于給磷酸鐵鋰電池穿上了一個“羽絨服”，在冬季可以完成電池保溫。
除此之外，蔚來還在電池包外部署了多種隔溫材料，并且采用了輻射式主動熱補償的防范，在冬季可以將電池的溫度均勻性提升60%，電池的最低溫度可以提升40%，因而在冬季續航方面，蔚來的三元鐵鋰電池表現也能夠更加優秀。
▲三元鐵鋰電池采用輻射式主動熱補償
從蔚來的措施來看，無論是混合方法還是隔熱材料的使用都并不算復雜，但正如眾多行業人士說法，三元鐵鋰電池的主要的壁壘在于算法問題，將兩種電池體系糅合在一起的算法才是重中之重。
04.可彌補不同電池短板但仍難達完美
之所以會有三元鐵鋰電池這樣的混裝電池產生，其背后最大的原因就是現階段動力電池還存在一定的短板。
目前所通用的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池都有各自的優缺點。三元鋰電池在近些年迅速崛起，各家車企的旗艦車型幾乎都采用了三元鋰電池，三元鋰電池也成為了高端車型的標配。
這也跟三元鋰電池的特性分不開。三元鋰電池的正極材料主要為鎳鈷錳，其中鎳元素的含量越高，電池的能量密度就越高，目前能量密度最高的三元鋰電池NCM811中鎳元素的占比超過了80%。
另一方面，三元鋰電池的充電性能也非常好，基本上都可以在30分鐘充電至80%，是量產動力電池中充電速度最快的產品。在低溫環境下，三元鋰電池的表現也更加好，同時，電池的SOC檢測也會更加準確，對用戶的駕駛行為有良好的參考作用。
相應的，三元鋰電池也存在著成本高、安全性相對較低和使用壽命長的問題。
磷酸鐵鋰電池則恰恰相反，使用壽命更長，出現熱失控的概率更小，同時成本也更加低。但也存在導電性差、電壓低、能量密度低、低溫性能差和SOC檢測不準的問題。
仔細分析這兩種電池的優缺點，不難發現，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池仿佛處在兩個極端，形成了一種互補關系。
蔚來的三元鐵鋰電池正式看到了這兩種電池的結合體，對兩種電池的缺點都做了一定程度的彌補。
相比于磷酸鐵鋰電池，三元鐵鋰電池的低溫性能會更加突出一點，蔚來官方給出的數據顯示，三元鐵鋰電池的低溫續航損失降低了25%。
三元鐵鋰電池同時還彌補了磷酸鐵鋰電池SOC估算不準確的問題，將誤差降低到了3%以下，這樣的數據已經和三元鋰電池基本一致。
同時，在搭載了蔚來75kWh的三元鐵鋰電池之后，車輛的續航較70kWh的三元鐵鋰電池也有所提升，全系車輛均可提升30——35公里。
▲搭載三元鐵鋰電池后，蔚來全系車型續航均有提升
在成本方面相比于三元鋰電池也有了明顯的下降，雖然蔚來的75KWh電池包和之前的70kWh電池包的售價一致，但是在容量上又了5kWh的提升，整體來看，成本還是有降低的。
而在能量密度方面，蔚來的三元鐵鋰電池也有了不小的提升。蔚來方面的數據顯示，三元鐵鋰電池的能量密度相比磷酸鐵鋰電池提升了14%，可以達到了142Wh/kg。
但從本質上來看，三元鐵鋰電池更加接近于磷酸鐵鋰電池。一位行業人士表示，與三元鋰電池相比，三元鐵鋰電池仍然降低了能量密度，犧牲了低溫特性。
而且在電池衰減周期方面，蔚來的三元鋰電池包的電池衰減速度會略高于三元鐵鋰電池，如果從長期來看的話，三元鐵鋰電池包的衰減周期會和三元鐵鋰電池持平，優于磷酸鐵鋰電池。
此外，由于三元鐵鋰電池的容量比之前的三元鋰電池增加了5kWh，所以三元鐵鋰電池的重量也有所增加。
今年以來，隨著特斯拉、比亞迪等車企的推動，磷酸鐵鋰電池的產量和裝機量也開始水漲船高，也有越來越多的車企開始選擇磷酸鐵鋰電池，但磷酸鐵鋰電池固有的能量密度低、低溫性差和SOC檢測不準的信息仍然存在。
蔚來的三元鐵鋰電池則對這些問題都做了一些彌補，讓磷酸鐵鋰電池的性能進一步增強，在更多的地區都能夠使用。
05.結語：電池技術的探索仍未止步
隨著汽車四化的深入進展，電動汽車已經成為一個主要的發展趨勢了，作為電動車核心零部件之一的動力電池的作用也越發凸顯。
但動力電池行業的發展卻遭遇了一定的瓶頸，最近幾年，主要的技術路線就一直在磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池之間轉換，但這兩種動力電池均存在一定的短板，行業始終無法找到一種更加均衡的動力電池。
蔚來推出的三元鐵鋰電池，將三元電池和磷酸鐵鋰電池進行了創新性的融合，給行業提供了一條思路，但這一產品目前還沒有裝車，最終用戶體驗究竟會如何還不好說。
從動力電池的長期發展來看，三元鐵鋰電池也只是其中一個折中的方案，并不能代表動力電池的最終形態，在動力電池研發的道路上，電池企業和車企仍有很長的道路要走。
