揭秘蔚来新电池研发历程：李斌曾否决了磷酸铁锂，75度「三元铁锂」如何涅槃重生

Original 张祥威汽车之心

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9 月 23 日，蔚来正式发布三元铁锂电池。这款电池采用三元锂与磷酸铁锂电芯混合排布的方式，并应用了宁德时代的新一代 CTP（Cell to Pack）技术。

蔚来表示，三元铁锂电池解决了磷酸铁锂电池的两大问题——低温性能差和 SoC 估算不准。

事实上，蔚来早在几年前就有推出磷酸铁锂电池的规划。蔚来原计划将磷酸铁锂电池与 100kWh 的三元锂电池（2020年11月上线）一同发布。

「最早的规划是直接推出 2 款电池，70 度电和 100 度电。100 度电采用三元锂技术，特点是只冒烟不起火，70 度电采用磷酸铁锂技术。最终 70 度电因为低温性能差等问题尚未解决，考虑到磷酸铁锂的用户体验等问题，向上汇报后就推迟了。」蔚来电池系统副总裁曾士哲表示。

在 2020 年磷酸铁锂电池包推迟发布后，又过了一年左右的时间，蔚来的三元铁锂电池技术成功，并最终在本月发布了 75kWh 的标准续航的三元铁锂电池包。

目前，搭载 75kWh 标准续航三元铁锂电池包的车型已经接受预定，并将于今年 11 月开始向用户交付。

虽然比原计划延迟了将近一年，但这款电池对于蔚来和行业的意义都非常重要。它意味着一种更好的磷酸铁锂电池来了。

三元铁锂电池到底是怎么回事？

蔚来现在推出的这个三元铁锂电池包，研发基础是一款纯的磷酸铁锂电池包，那款电池包采用宁德时代的 CTP 封装技术，布置了满满当当的磷酸铁锂电芯，电池容量为 68kWh。

只不过，在向李斌汇报时，68kWh 的电池包被否决了。

当时的磷酸铁锂电池存在两大行业难题：

一是，低温性能差。磷酸铁锂电池的电量是由锂离子的传输生成，在低温下电压下降会非常快，从而导致掉电很快。

二是，SoC 估算不准。因为磷酸铁锂的电压有非常强的平台区，导致系统的 BMS 算法不能像查看三元电池一样那么容易查看磷酸铁锂的剩余电量。在实际使用中，系统每天可以查看三元电池 100 次，但系统只能在 15 天或者 30 天才有一次机会磷酸铁锂电池的电量。

李斌的担忧是，由于磷酸铁锂存在低温性能差等问题，如果就这么上线，用户体验肯定不好。

而且，「鉴于磷酸铁锂电池还不成熟，那我们要多给用户一些电量。」

李斌提出来，希望团队解决低温性能差和 SoC 估算不准等问题，同时将电池电量增加到 75kWh。

经过将近一年的研发，电池团队交出了新的作品——三元铁锂电池。

三元铁锂电池，是以磷酸铁锂电芯为主，同时将三元锂电芯分别排布在电池包的四角位置，再通过大功率 DCDC 高低压转换系统、新一代 CTP 封装技术和算法、大数据等的共同作用，形成的全新电池包。

这一次，蔚来的电池团队顺利完成了李斌交代的期望：在增加电量的基础上，同时解决了磷酸铁锂电池的低温性能差和 SoC 估算不准两大难题。

据曾士哲回忆，团队在初期先是找供应商帮助，但发现大家都没有解决方案。

只有宁德时代给出了两套增加电量的方案：一种是采用新一代的 CTP 封装技术，另一种是在电池包内部增加几排三元电芯。

增加三元电芯，从工程设计的理论角度上看，的确会增加电量。但同时会将电池成本大幅提高，所以这套方案被很快否决了。

另一种是新一代 CTP 方案，也就是 CTP 的升级版——「CTP-S」。

当时升级版的封装技术还不成熟，蔚来担心无法满足碰撞标准，但初代 CTP 的封装已经将电池包挤满了，电池团队最终决定尝试挑战一下新的封装技术。

后来在实验过程中，蔚来的电池团队发现，三元电芯不应该拿来增加电量，而是应该充当电量的标尺。

通过串联结构，也就是将一颗三元电芯作为一个标尺，反映 SoC 的实际电量。

在设计过程中，通过 BMS 算法和用户大数据分析，团队又发现电池包的最外层和中间层温度并不一样，最外层的电压在低温状态下会很快下降。

面对这种情况，团队又在四个角落增加了三元电芯，同时增加了周边的保暖设计。

蔚来还为三元铁锂电池包设计了完整的热管理软硬件体系，包括：

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；

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；

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；

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。

最终，由单颗三元电芯充当系统标尺，系统会取整个电池包电芯的平均值。

再通过双体系控制算法、大功率 DCDC 高低压转换系统、电池包内的 300 多个传感器以及大数据算法，共同解决了 SoC 估算不准的问题。

由于引入三元电芯，电池团队还需要解决一些衍生问题，比如，磷酸铁锂与三元的寿命不一致。

磷酸铁锂寿命更长，三元相对短一些。

蔚来的做法是，将三元电芯进行过量设计，「如果三元电池只用 80% 的区间，它的寿命会非常长，通俗地说就是，用的少就活得久。」

三元电芯的加入，也让保温设计的思路发生了改变。

蔚来在主动加热上曾考虑过加入相变材料等加热方式，但由于相变材料设计会导致重量太重，四个角加相变材料需要增加 15 公斤，最终选择了用三元电芯来做保温。

蔚来电池新阵容：

三元锂、三元铁锂双线并行

三元铁锂电池上车，对于蔚来车主的影响有哪些？

根据蔚来公布的一组数据：

三元铁锂电池包，相比纯磷酸铁锂电池包，低温续航损失降低 25%；
三元铁锂电池包，将 Soc 电量估算误差降低至 3% 以内，达到三元锂电池的水平。

通俗地讲，车主使用车辆的续航里程增加了。

值得注意的是，新的三元铁锂标准续航电池包（75kWh）车型，其售价、BaaS 价格等与原三元锂 70kWh 电池包车型一致。

也就是对于车主来说，续航里程增加，但并不需要增加额外费用——「加量不加价」。

三元铁锂标准续航电池包（75kWh）比原三元锂 70kWh 电池包，重量有所增加。

在不同蔚来的不同车型上，75kWh 三元铁锂也将续航里程普遍提高了约 30 公里。

搭载三元铁锂电池包后，除了「老八」（2018 款蔚来 ES8）外，剩下的蔚来车型续航均来到 450 公里以上。

在第一年的使用周期内，三元铁锂标准续航电池包（75kWh）的电池衰减，会略高于原三元锂 70kWh 电池包；从中长期使用来看，二者衰减程度持平，整体均优于传统磷酸铁锂电池。

由于尺寸规格一致，三元铁锂电池包也不影响蔚来车主的换电。

在蔚来换电流通体系内，75kWh 电池包与 70kWh 电池包将被视为同一级别电池包，在换电体系内均显示为「标准续航电池包（70/75kWh）」。

这意味着，选择原三元锂 70kWh 电池包的用户，通过换电体系，同样有机会用到三元铁锂标准续航电池包（75kWh）。

实际上，从 2018 年到 2020 年，蔚来先后发布了 70kWh、84kWh、100kWh 容量的电池包。如今，随着时间推移，蔚来的电池产品阵容正发生变化。

先是在 2019 年 4 月，蔚来公布了 2019 年度的续航升级方案。用户可根据自身需求选择将 70kWh 电池包升级为 84kWh 电池包。

2020 年 11 月，随着发布 100kWh 的电池包，蔚来又向车主提供了 84 度电升级到 100 度方案，同步 84kWh 的电池包不再提供。

今年 9 月，随着此次 75kWh 三元铁锂电池包的上线，原来的 70kWh 三元锂电池包将不再提供。

蔚来官网上，现在已经没有 70kWh 电池包的选项，只剩下 75kWh 的三元铁锂电池包，又称为标准续航电池包，以及 100kWh 的长续航电池包两大产品。

那么，接下来 100kWh 的三元锂长续航是否会增加三元铁锂版本？

蔚来方面给出的答案是，「其实，一些技术比如 DCDC 是有规划应用到 100kWh 电池包上面的，但是现在从整体密度来说，100kWh 电池包的布置难度会比较大。我们觉得各有所长，100 度有 100 度的好处，100 度再往上走还有增长空间，当然也需要其它的解决方案，我们也在研究。当有一天这个东西更加成熟、铁锂再次提升，我们还会往上走。」