對比爆款電動車上三元鋰磷酸鐵鋰電芯的特性差異

對比爆款電動車上三元鋰磷酸鐵鋰電芯的特性差異

對於三元鋰與磷酸鐵鋰電芯的特性,今天我想把一些關鍵資料做一個整理。首先對比一下同一個電芯製造商(寧德時代),提供給特斯拉Model 3的磷酸鐵鋰版本和提供給小鵬P7的三元鋰NCM811,然後再比較下采用比亞迪刀片電池的漢EV的磷酸鐵鋰電芯,和特斯拉磷酸鐵鋰電芯版本的差異。

Part 1:特斯拉與小鵬P7的電芯差異

我把這兩顆電芯做了一個對比,特斯拉的電芯是按照之前的模組做了定製,共同特點都是面向轎車的,所以高度比之前寧德時代所有的電芯都是矮了一些。從這個意義上來看,這種矮電芯工藝的成熟使得寧德打開了電動轎車這個市場。從電芯的差異來看,隔膜塗敷的厚度兩種有著明顯的差異,整體電芯的能量密度在Wh/g上差異為46。6%,Wh/L上差異為51。2%。

對比爆款電動車上三元鋰磷酸鐵鋰電芯的特性差異

表1兩顆電芯的資料差異對比

從資料上來看,磷酸鐵鋰確實在低溫的容量保持率上要差一點——在0度下兩者的差異為3。2%,-10度下為7。30%,在-20度下為15。30%。從這個資料來看,在低溫環境下特斯拉的策略是儘早開啟加熱,把電芯溫度儘快拉到0度以上。我個人的看法是,在北京以北的地區,磷酸鐵鋰的使用障礙還是不少的。目前國內想的辦法都是電芯脈衝的子加熱策略,我預計後面3個月當特斯拉的磷酸鐵鋰版本車型大規模上量後,還是會出現一定的抱怨。

對比爆款電動車上三元鋰磷酸鐵鋰電芯的特性差異

圖1三元電芯和鐵鋰電芯的不同溫度保持率

主要是在低溫下,磷酸鐵鋰電芯的電壓掉得特別快,如下所示,雖然容量保持率還能勉強放出來71。2%,但此時電壓處在特別低的區域,所以我預估在特別寒冷的狀態下,這個電池的實際使用可能做了特殊的處理。

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圖2不同溫度下磷酸鐵鋰和三元鋰電池的容量釋放的差異

Part 2:比亞迪的刀片能不能打?

下面是兩家供應商(寧德時代&比亞迪)磷酸鐵鋰電池的對比。首先是隔膜上存在差異—— 一個採用14um的PP,一個之前已經說了,而從具體的引數規格來看,能量密度的差異基本是沒有的。總體來看,比亞迪刀片電池由於在結構上有創新,所以在電芯能量密度比較低的情況下,整體的佈置效率還相對更高一些。

備註:等Model Y鐵鋰版本出來以後,我們可以再針對這顆電芯來做一些討論和對比

對比爆款電動車上三元鋰磷酸鐵鋰電芯的特性差異

表2比亞迪鐵鋰和比亞迪刀片兩顆電芯的差異

在低溫特性上,兩顆電芯幾乎是同出一轍,因為兩顆電芯用的是同一家磷酸鐵鋰材料廠的材料,寧德的其他特性可能更好一點,所以兩顆電芯在-20度和-15度的特性幾乎都差不多,都不是很能打。不過我相信如果將刀片電池給特斯拉用,其實和寧德的鐵鋰電池不會有大的差異。

對比爆款電動車上三元鋰磷酸鐵鋰電芯的特性差異

圖3兩顆磷酸鐵鋰電芯的低溫特性差異

和上面談到的一樣,電壓掉得太快了——實際如果冷透了電芯,SOC沒充滿的話,這車會快速掉電。

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圖4兩顆電芯的溫度資料差異

小結:

我個人覺得磷酸鐵鋰電芯冬季在寒冷地區的表現不會很好,因此需要特殊的電池管理策略——由於電壓曲線十分特殊,加上阻抗的變化使得電壓變得特別怪,所以磷酸鐵鋰的推廣是配合著電芯自加熱能力和加熱的管理策略的,這方面我們後面可以做一個解讀。

圖|網路及相關截圖

作者簡介:朱玉龍,資深電動汽車三電系統和汽車電子工程師,著有《汽車電子硬體設計》。

本文來源於汽車之家車家號作者,不代表汽車之家的觀點立場。

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