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“三元铁锂电池”即将量产

电车汇消息:在工信部348批新车公示中,蔚来新车ET7搭载了混合材料组成的电池包,在电池种类一栏,有两种电池包可选,分别是三元锂电池包和三元锂、磷酸铁锂共同组成的电池包,两种材料的电池供应商均为江苏时代。这也是三元锂/磷酸铁锂混装电池包的首次装车。

目前新能源汽车中应用最广泛的两种电池材料三元锂和磷酸铁锂,他们因其材料特性差别很大,三元电芯的优点是能量密度高、低温性能好、充放电密度高、电量估算精准,磷酸铁锂电芯的优点是成本低、安全。

理论上来讲,按照一定比例把这两种电芯串联放在一起,可以得到各方面性能都相对均衡的电池。并且因为串联的电池系统中有耐热性能更好的铁锂电芯,如果电池系统发生热失控,铁锂电芯还可以在一定程度上阻隔热传播。

但是长期以来,并没有这样的产品量产出来,也就是说理论上可行的方案在实际操作中面临着巨大且无法解决的问题。而如今蔚来的产品已经进入了工信部新车公告,也就意味着问题已经得到解决,产品能够真正量产了。

今年4月份,蔚来密集申报了三个专利,主要解决的问题是如何让不同化学体系的电芯组成一个高性能电池、如何更加准确估算电池SOC以及不同材料电池的温控方法。

从专利图来看,蔚来就是就是将三元锂电池和磷酸铁锂电池模组串联起来,共同集成同一个电池包内,从而构成了双体系电池系统。这两者的比例可以是不固定的,能够根据实际需求灵活搭配,要想降低成本,只要提高磷酸铁锂电池的比重即可。

而具体的电芯排列方式,主要的有以下几种:

一是A + B + A + B 或 B + A + B + A交替排列的方式。

专利显示,假设 A 是铁锂电池,B 是三元电池,通过铁锂和三元的交替排列,可以有效保证三元电芯在出现热失控时不会引起隔壁第二个电芯的热失控,因为铁锂的热安全性高,因此,可以尽可能阻止电池包的热扩撒,并且能够最大程度实现能量密度与功率输出。

二是两个铁锂电芯和一个三元电芯的串联 A + A + B + A + A + B。

这种组合方式带来的好处就是,铁锂电芯数量增加,整个电池包系统铁锂电芯比例就大,能够有效降低成本。同时依然具有较好的性能以及仍然有助于电池包的 SOC 测量精度的提高。

将混装材料的电池系统设计完之后,蔚来还设计了配套的SOC估算方法。

专利术语很复杂,但是简单来说,就是拿较为准确的三元锂的SOC 去估算整个电池系统的 SOC。由于三元电池和铁锂电池的特性不同,此专利方法还会对电池衰减以及衰减速率的不同进行动态调整,始终保证三元电池 SOC 的准确性。

另外,由于三元锂电池和磷酸铁锂电池电芯的耐寒性能不同,在极寒环境下,耐寒性能相对较差的磷酸铁锂电芯温度如果低于临界温度会影响整包电池的放电性能。

蔚来申报的专利中给出的解决方案是,优化电芯布置,将散热能力不同的电芯放置在不同的问题,同时合理布置保温材料。最终实现的是,即便电芯间的温差大,也不影响电池包的正常使用。

根据此前公开的信息,蔚来ET7将提供电池容量为70kWh、100kWh和150kWh的三种电池包可选,NEDC工况下续航里程分别超过500km、700km和1000km。首批ET7预计最快明年第一季度交付量产,届时蔚来ET7搭载的三元铁锂电池就可以在市场上被进一步验证了。

文章摘自 电车汇 20210914 发自北京

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