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耐力悬崖式下降 25万特斯拉成为“电爸”?

发布于:2020-12-16 来源:网络转载

车东西(公众号:chedongxi)

作者 |果汁

编辑 |晓寒

今年10月,特斯拉将Model 3起步价从27.1万改为24.9万,换成磷酸铁电池,迎来了新一波的销售高潮。

然而,最近“捡了便宜”的新车主们并不开心。

前几天,北方很多磷酸铁Model 3车主在网上吐槽,说自己的车经历了电量下降,充电速度慢,甚至莫名其妙的大功率损耗。

以上现象最终会导致——的电池寿命缩水的结果。最夸张的是一个车主甚至声称电池寿命缩水了50%。同样,比亚迪韩和五菱MINI EV等磷酸铁汽车的车主也提出了这个问题。

甚至有人开玩笑说,冬天来了,电动车真的会变成“电爸爸”。

但也需要注意的是,虽然磷酸铁锂电池在冬季饱受诟病,但在工信部最新一批新车目录中,小鹏G3依然搭载磷酸铁锂电池,而在此之前,荣威和BAIC电动车也推出了磷酸铁锂电池版本。

磷酸铁锂电池成了汽车公司的爱恨情仇。

那么低温会对磷酸铁的模型产生什么影响呢?背后的原因是什么?为什么汽车公司明知磷酸铁低温性能差,还坚持更换磷酸铁电池?车在与众多电池行业专家交流后,找到了答案。

一、磷酸铁Model 3续航缩水一半 车主吐槽不断

每年冬天都是电动车车主集体发愁的时候。随着温度的不断降低,动力电池的性能会受到很大影响。今年这个讨论特别热烈,而特斯拉是这个讨论的升温者。

今年10月1日,特斯拉正式发布磷酸铁锂3型。这款车型上市后,很快提高了特斯拉的销量。根据总工会的数据,11月份特斯拉Model 3销量超过21604辆,一辆25万左右的电动车卖给了2万多辆,只有特斯拉能做到。

11月协会公布的国产新能源汽车销量

磷酸铁锂版本带来的成本优势非常明显,但也相应存在一些风险。众所周知,磷酸铁锂电池在冬天的性能一直不好,这已经成为车主的一个临界点。

最近北京的气温降到了零下,而中国北方大部分地区的气温都在5度以下。一些买了特斯拉磷酸铁锂Model 3的车主开始在网上集体吐槽车辆的电池问题。

在车家论坛上,车东看到一个车主发布的图片,显示其Model 3充满电后续航里程352公里,再次充电后续航里程379公里。

显示充电完成后电池寿命缩短

目前特斯拉官方标注的磷酸铁锂Model 3 NEDC续航里程为468公里,但车上显示的里程是EPA续航里程,满载车辆续航里程约为418公里。

也就是说车主的车辆续航能力直接缩水了10%~15%。在下面的帖子里,也有用户发现,Model 3充满电后的续航里程是372公里,和上面车主的情况差不多。

显示充电完成后,电池寿命缩至372公里

但是在下面的评论里,车东看到了一条用户评论“今天满306(公里)”。据该用户称,他的车辆寿命缩短了27%。

用户评论截图

根据这些用户的说法,型号3的磷酸铁锂版本在低温下确实有容量收缩,但收缩的范围并不相等,在不同温度下性能也不同。另外,车主驾驶习惯的不同也影响到车辆的真实生活。网上有车主说,车辆的真实寿命缩水了50%左右。

在一个车主的帖子里,看到了车内的另一个现象,就是车辆静止一段时间后,会出现悬崖状的下降。据车主说,他的车连续两晚续航30公里,40公里。

网友吐槽车辆经历了悬崖般的下滑

车东熙同事还说,他的Model 3车主群里也有磷酸铁锂车主吐槽类似情况。车主早上坐车到公司的时候,显示还有160公里的续航,再开的时候只剩100公里了。

根据这两位车主的反馈,磷酸铁锂Model 3的寿命确实出现了“悬崖般的下降”。

其实这种情况本质上也是降功率的表现,只是在用户刚刚充满电的时候,车辆并没有检测到降功率,所以显示的数字并没有变化。行驶一段时间后,车辆读取正确的电源信息,突然掉号,导致上述“悬崖状”断电。

除了容量下降,车内还有一个很明显的问题,就是磷酸铁锂版的车在冬天会充电慢。

车东溪的一个同事的Model 3用的是三元锂电池。他说,特斯拉过充堆给车辆充电,初期充电功率可以达到80kW以上,随着充电量的增加,充电功率会逐渐降低。

型号3的三元锂电池版依然以24kW的功率充到最后一级

但在论坛上,一位车主上传的图片显示,充电初期充电功率只有64kW。另一个车主上传的图片上的数据更夸张。图为汽车充电尚处于起步阶段,但显示的充电功率仅为25kW,与普通三元锂电池的充电功率相差甚远。

磷酸铁锂电池版本型号3充电开始时电池寿命只有25kW

然而,这种情况只发生在北部地区。上海某LiFePO4款车主表示,满电续航里程425~419 km,不加热续航里程基本无偏差。

车物同行也有一款Model 3,是三元锂电池版。夏天电池充电到90%时,电表显示EPA寿命333公里,电表显示在327-331公里之间。可以看出0度左右的天气电池衰减很低。

事实上,在寒冷的天气里,磷酸铁锂电池的电池寿命会一直缩短。就连磷酸铁锂电池大师比亚迪刀片电池也遭遇了同样的命运。

一位比亚迪用户在论坛上表示,他的比亚迪韩在北京的电池续航时间已经缩短了60%。有网友评论说六折比较靠谱,但是北京的气温还没到最冷的时候。这意味着,当温度进一步下降时,巡航范围将继续缩小。

北京比亚迪韩车主留言截图

比亚迪汽车高管在回复网友时表示,“正常的冬天是400多公里”,这个数字与官方公布的605公里有一定差距,可以算是官方对电池续航时间缩短问题的认可。

比亚迪汽车高管微博回应电池续航问题

今年创造了销售奇迹的洪光迷你电动车也受到了同样的问题的困扰。有车主反映续航里程本来应该是170公里的高端车型,现在续航里程不到100公里。甚至有车主说续航里程连85公里都没达到,续航里程缩水了50%以上。

从上面的例子中不难看出,磷酸铁锂电池冬季收缩的问题依然存在,而且随着温度的逐渐降低,收缩的情况也逐渐严重,对于今年刚刚复苏的磷酸铁锂电池来说,这并不是什么好消息。

二、磷酸铁锂存短板 低温性能衰减难避免

那么,是什么原因导致磷酸铁锂电池在低温下性能大幅下降呢?

和很多动力电池行业的从业者交谈后,车东找到了答案。

首先让我们了解一下磷酸铁锂电池的组成和工作原理。磷酸铁锂电池的正极材料为磷酸铁锂,负极材料为石墨。锂离子的充放电过程是锂离子从电极中插入和取出的反复过程。充电时,锂离子从负极材料中出来,进入电解液,然后通过聚合物膜移动到电池负极,嵌入石墨晶格中。

放电时,锂离子从石墨晶格逸出进入电解液,通过聚合物隔膜移动到电池正极,嵌入磷酸铁晶格。

在了解了磷酸铁锂电池的工作原理后,我们来看看为什么磷酸铁锂电池在低温下表现不好。

磷酸铁锂电池

在上述过程中,电池的负极材料是关键,决定了动力电池的性能,但磷酸铁锂电池的负极材料具有一定的特性。

北京高压科学研究中心研究员高翔告诉车东熙,与三元锂电池(正极材料为三元锂)相比,磷酸铁电池正极材料的导电性较弱,这种弱点在低温下会更加突出。

蜂巢能源技术支持总监林育民也表示:“磷酸铁锂正极材料橄榄石的晶体结构存在固定缺陷,低温下容量和工作电压较差。”

高翔还向车内介绍了另一个可能的因素,就是液态电解质在低温时,流动性相对较差,锂离子在电解质中的扩散速度相对较慢。但在冬季低温下,液体电解质的流动性容易降低,因此目前液体电解质体系下的动力电池受到低温的影响。

悬崖状断电的原因主要与车辆对电池的监控有关,这也是磷酸铁锂电池领域的一个难题。林育民告诉车,磷酸铁锂电池的放电电压很平,电量很难监控。在实际使用过程中,电流忽高忽低,监测不准确。

车辆系统监控存在一定的时滞,导致车辆表观里程急剧下降。

新能源和汽车电子领域的知名专家朱玉龙在自己的分析文章中表示,特斯拉Model 3最初的策略是针对三元锂电池,更换磷酸铁锂电池后会出现一些误差。悬崖式里程下降的问题也可能与哨兵模式等策略有关,由于SOC估计误差和静态功耗的双重作用,导致功率下降明显。

林育民也回答了磷酸铁锂电池充电慢的问题。他说磷酸铁锂电池价格比较低,可能不加热。充电策略在低温充电时会降低电流,负极材料在低温充电时容易析出锂,需要降低电流来保护电池,导致磷酸铁锂电池相应的充电缓慢。

了解了这个特性之后,我们需要知道在什么温度下磷酸铁锂电池的性能会开始变差。

高翔说,汽车公司和电池公司在公布电池性能时,都是以20~25摄氏度的室温为基准,也就是说,只要低于这个温度,电池性能就会下降。

0-20摄氏度之间,磷酸铁锂电池性能下降呈线性;当温度降到零度以下时,磷酸铁锂电池的性能会像悬崖一样下降,续航里程可能会降低50%以上;当温度低于-10度时,磷酸铁锂电池可能根本无法工作。

林育民还表示:“一般情况下,当温度低于10摄氏度时,磷酸铁锂电池的性能会大打折扣。”

目前,北京气温已降至0摄氏度以下,全国许多地区气温已降至10摄氏度以下。如果装有磷酸铁锂电池的型号在室外冰冻一夜,电池性能必然下降。

北京气温已降至零度以下

高翔说:“目前,动力电池在液体电解质系统下的性能在冬季低温时会打折扣。”林育民还认为,在现有生产技术的基础上,很难克服磷酸铁锂电池固定板短的问题。

林育民也认为使用纳米级的铁和锂材料会有稍微好一点的效果,但也会带来新的问题。最直观的是纳米材料会直接增加电池成本,从而失去磷酸铁锂电池的成本优势。更尴尬的是,即使采用纳米级的锂铁材料来增加成本,它们在冬季的性能还是比三元锂电池差。

一般来说,磷酸铁锂电池在冬季仍然存在性能不佳的问题,目前没有合适的解决方案,未来可能会继续存在。

三、小鹏G3推磷酸铁锂版 热度仍然不减

虽然磷酸铁锂电池在冬天问题很大,但今年汽车公司更换磷酸铁锂电池的热潮并没有停止。

就在最近,工信部发布的《道路机动车辆生产企业及产品公告》第339批中,出现了小鹏G3的磷酸铁锂——型磷酸铁锂版本。今年以来,比亚迪、特斯拉、荣威、BAIC等汽车公司也推出了配备磷酸铁锂电池的车型。

明知磷酸铁锂电池容量在冬季萎缩,他们还是选择了这种电池。这些车企是怎么想的?

车认为可能有以下三个原因:

首先是降低成本。小鹏G3使用的磷酸铁锂电池是宁德时报提供的,和特斯拉Model 3一样。能够同时吸引特斯拉和小鹏,也离不开宁德时代的成本控制。据一些媒体报道,宁德时代磷酸铁锂模块每千瓦时的成本价已经降到500元以内,电池组每千瓦时的成本将低于600元。

国产特斯拉3型

根据国际投资分析机构UBS的数据,我国三元锂电池的价格在每度1000元左右。采用磷酸铁锂电池后,汽车公司的自行车成本可降低2万元以上,整车价格可进一步降低,从而带来更大的竞争力。特斯拉Model 3就是最好的例子,价格从27.9万元降到24.9万元,跌幅刚刚超过2万元。

比亚迪在发布刀片电池的时候,还说电池每千瓦时的成本价已经降到500元左右,电池组每千瓦时的价格预计在600元左右。

正因为如此,汽车公司“知道山里有老虎,更喜欢在山里旅行”,积极选择磷酸铁锂电池。

其次,磷酸铁锂电池虽然在低温下会受到很大的影响,但在南方不会受到太大的影响。

从南方磷酸铁锂Model 3用户的评论中也可以看出,南方的温度没有北方高,所以其车辆的续航能力基本没有受到太大影响。

上海磷酸铁锂特斯拉车主留言截图

林育民还告诉车,在南方或东南亚,磷酸铁锂电池的先天性低温缺陷不会直接出现。

所以对于南方用户来说,磷酸铁锂电池和三元锂电池在具体性能上没有区别,但是磷酸铁锂电池价格更便宜,对于很多南方用户来说也是不错的选择。

这个市场的存在也给了汽车公司更换磷酸铁锂电池的信心。

另外,虽然在电池材料方面没有办法提高磷酸铁锂电池的低温性能,但一些汽车公司正在通过其他方法提高磷酸铁锂电池的冬季性能,主要途径是保持电池的温暖。

一些汽车公司直接在电池外包装包裹绝缘材料,进一步完善了电池的热管理系统,可以进一步降低电池发热的功率损耗。

也有一些汽车公司使用油电混合加热来加热车辆,利用燃料产生的热量来维持电池温度,从而增加车辆的续航能力。

总的来说,虽然磷酸铁锂电池存在一些问题,但是很多车主经过多年的市场教育,都有一定的心理承受能力。另外,磷酸铁锂电池确实可以带来更低的价格,汽车公司也开始逐渐关注磷酸铁锂电池。

结语:动力电池领域还有很长的路要走

低温天气对所有车型都不友好,而电动车受低温影响更明显,无论是三元锂电池还是磷酸铁锂电池,在冬季的性能都会打折扣。

目前北方气温普遍在零度左右,部分磷酸铁锂电动车车主在网上抱怨车龄严重缩水,甚至缩水一半以上。三元锂电池性能没那么严重。

这使得磷酸铁锂电池再次陷入舆论。然而,一些汽车公司坚持使用磷酸铁锂电池。与三元锂电池相比,磷酸铁锂电池具有更好的安全性和更低的成本。为了降低成本,很多车企都选择了这种电池,但它在冬天的性能差,能量密度低也是它天生的缺点之一。

然而,使用三元锂电池也存在成本高、安全性低的问题。

对于汽车公司来说,无论是选择三元锂电池还是磷酸铁锂电池,都会面临一定的风险,这也说明目前的动力电池技术还远未成熟,还有很长的路要走。

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