“混搭模式”成为动力锂电池系统新风向

2021-12-28      468 次浏览

近期,蔚来汽车(以下简称“蔚来”)宣布正式推出三元铁锂标准续航电池包,该电池包采用三元锂配方与磷酸铁锂配方混装的方式,相比于老款70千瓦时电池包,不仅新增了容量,还提升了循环寿命。有业内人士认为,蔚来这一举措打破了三元锂离子电池与磷酸铁锂离子电池之间的界限,是有益尝试。


竞争压力催生新模式


中科院院士欧阳明高曾在九月公开表示:“三元锂离子电池与磷酸铁锂离子电池混合,将成为动力锂离子电池系统的新方向。”蔚来车是首个将这一系统商业化的车企。据蔚来官方介绍,该公司将磷酸铁锂电芯和三元锂电芯组成的组合型电池模组,用串联连接的方式集成在一个电池包内,从而构成了“混搭式”电池系统。


其实,动力锂离子电池“混搭”的趋势早有体现。今年七月,宁德时代公布了钠离子电池,在系统创新方面,同样开发了AB电池系统解决方法,即把钠离子电池与锂离子电池两种电池按一定比例进行混搭,集成到同一个电池系统里,通过精准算法进行不同电池体系的均衡控制。


那么,动力锂离子电池“混搭”趋势出现的原因是什么?新能源与智能网联汽车独立研究者曹广平认为,当前动力锂离子电池原材料价格上涨,新能源汽车整车补贴逐渐退坡,竞争压力催生新技术乃至产品变化的新方向。


“现在三元锂离子电池原材料里的钴和镍都是进口的,近期涨价较为厉害,尤其钴元素的地球储量有限,按照现在新能源汽车的发展速度,2025年地球上的钴元素将供不应求。而动力锂离子电池‘混搭’模式能把一部分容量用不含钴的磷酸铁锂代替,减少钴元素需求。”北方工业大学汽车创新中心研究员张翔指出。


行业发展过渡措施


“由于目前电池的技术路线各有优劣,单打独斗都很难完全达到用户对车辆性能的需求。”曹广平认为,当前锂离子电池的各条技术路线已接近于理论上的储能密度天花板,电池“混搭模式”是最后合力顶起“行业发展天花板”的过渡措施。


根据蔚来官方消息,与主流三元锂离子电池和磷酸铁锂离子电池相比,三元铁锂标准续航电池包低温续航损失降低25%,实现整包低温性能提升;同时相比原三元锂70千瓦时电池包,三元铁锂标准续航电池包做到了同体系能量密度提升14%,也使得ES6、ES8等各款汽车的续航里程相应的新增了30-35公里,缺点是重量有所新增。


安全性方面,三元铁锂离子电池继承了磷酸铁锂离子电池的优势,确保在热失控后不会引发连锁反应至起火爆炸。


事实上,无论是蔚来的三元铁锂离子电池包,还是宁德时代的钠锂离子电池包,这类AB混合电池包都能够降低成本、弥补能量密度短板,兼顾发挥两种电池材料的综合优势性能。


同时,张翔也提出,“混搭”会新增系统复杂度,导致开发成本的新增。“以前没有出现过动力锂离子电池‘混搭’,原因在于汽车的设计要简单化不是复杂化,三元锂离子电池和磷酸铁锂离子电池的特性以及材料都不同,导致单体电池的电压、放电电流以及充放电的特性都不同。现在把这两种电池放在一起混搭,其控制系统会非常复杂,电池体积也会增大,总体来讲这种做法目前还有待商榷。”


适用于利润空间较高车型


业内有分析认为,蔚来、宁德时代目前只是率先公布了创新思路和技术,未来AB混搭的电池方法也会继续跟随迭代升级。


“目前,‘混搭’的电池在成本、安全、一致性、电池管理、电池热管理、标定、寿命等方面的工作,电池公司乃至车企都在做,完全试验装车成功乃至量产还要一个过程。理论上说,两类电池性能上互补后总体性能越优,成本都较低,才是占优的路线,实践中也必须追求这一点。”曹广平表示。


曹广平还指出,当前判断电池混搭路线是否可行的关键,是电池“混搭”后的综合性价比。“电池混搭时,会出现为两类电池的组织开发、生产工艺、质量控制等付出的两类运营成本。在电池内部的设计上,也会有两类电池的设计和兼容乃至融合的软硬件开发成本,这些成本上的提高换来的综合性价比更高才有意义。”


同时,张翔提醒:“因为蔚来的车型售价较贵,利润空间较高,因此做这种复杂的‘混搭’系统具备可行性。但假如是在一些10—20万左右的车型上就不合适了,新增其系统成本,竞争力就会下降。另外,‘混搭’系统在电池容量较大的情况下才能拥有优势。”



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