和我們一起重新思考汽車

最近很多人都在問我一個問題：磷酸鐵鋰的車冬天表現那麼差嗎？到底能不能買？

原因是最近很多新提車的特斯拉和比亞迪車主，不約而同遇到了明明還有幾十公里續航，但車突然拋錨了的情況。

這些車的共同特點是都用了磷酸鐵鋰電池，並且正好現在處於寒冬時節。

——無論是特斯拉model3還是比亞迪漢的車主，基本都是處於一個“磷酸鐵鋰車主第一次過冬”的情景，而他們遇到的問題，用行業術語說叫“SOC跳變”，在工程師看來其實再平常不過，而且也基本無法避免，畢竟磷酸鐵鋰的好處是安全+便宜，那麼與之對應的就會有不耐寒的缺點。

解決問題的方法很簡單，就是冬天的時候，儘量不要開到低電量狀態。

對於磷酸鐵鋰遇到的SOC跳變問題，我專門找了兩個工程師來給大家講一講：

電量是我們日常玩手機（摸魚）的時候最關心的三個要素之一，另兩個分別是流量和老闆的目光。直觀的數字，就是右上角電池圖示旁邊的那個百分數，也就是我們摸魚時候的放心程度。如果它還是100%，那麼我們就有了底氣放心大膽的摸；而如果僅有10%又找不到充電器，我們就只好提心吊膽的摸了。對於電動汽車來說也是這樣。

而說到電動汽車……眾所周知，主流的動力電池正極材料主要分兩種。相比於磷酸鐵鋰，三元材料是一類特別有精神的正極材料。它的容量比磷酸鐵鋰要高，電壓比磷酸鐵鋰要高，活性也比磷酸鐵鋰要高，用在電池裡還嚷嚷著“不這麼熱血還想做電池”。當然價格也比磷酸鐵鋰要高，而且迴圈效能也差一些。

而磷酸鐵鋰最大的特點就是“穩”，也還不錯的容量，出色的迴圈效能加上相對較低的價格，也讓磷酸鐵鋰一直作為三元材料的競爭對手。兩者孰優孰劣，各自心中自有決斷。

直到冬天來了。

電池本身的工作原理是，放電的時候鋰離子在電池內部從負極到正極，同時電子透過外電路從負極到正極，最後兩者匯合在正極內部。直到所有正極材料都被嵌鋰，也就意味著電池放電結束了。

而磷酸鐵鋰偏偏是一種電子和鋰離子傳導都不太快的材料。

雖然工程師們想了很多手段來改善這一點，在大多數時候可以和三元材料相差不大，但是到了冬天，這個差別就變得明顯了。

畢竟，到了冬天，你也想賴在床上不動，對吧。電子和鋰離子也是這麼想的。

於是，原本的熱血青年三元材料還能帶得動電子和鋰離子，而佛系青年磷酸鐵鋰就有點力不從心了。也就會發生即使還有部分材料沒有嵌鋰也會被系統認為放電結束，自然到了冬天，磷酸鐵鋰的電池會表現出比三元材料差一些的容量。

另一個原因是電解液。如果會做飯的話，你會發現冬天的時候炒菜的油比夏天更粘稠一點，其實在電池裡也是這樣。電池裡的電解液在低溫環境流速會下降，也會導致鋰離子在電池內部的流動變慢，阻力增大。因此，更多的正極材料在還沒發生嵌鋰的時候就被認為放電結束，於是容量又少了一部分。

車企在設計電池包的時候自然不會任由電池在寒風中瑟瑟發抖，也是會設計出溫度維持系統的，當然這一部分也會消耗一定的電量用於發熱；另外冬天車裡往往要用暖風，而且冬天外面風大，行車風阻也大，都是對電池容量的摧殘。

這也就是為什麼到了冬天，電動汽車尤其是用磷酸鐵鋰電池的汽車裡程嚴重縮水的原因。

但是有些時候，電池的電量會發生跳變，看著有幾十公里的續航，結果偏偏就拋錨了。這很讓人惱火。但這往往就不是電池本身的問題了，而是電池管理系統的鍋。

電池管理系統，就是俗稱的BMS，顧名思義，電池有關的事情都要管。自然電池剩餘容量也要負責監控，而最主要的方法有兩個，分別叫“安時積分”法和“開路電壓”法。

舉個例子來說大概是這個樣子。

有一天，你和女朋友出去逛街。你負責管錢，但是她負責花錢，所以就把你的錢包拿走了。你很希望知道此時此刻錢包裡還剩下多少錢，但是她又不告訴你。請問要怎麼辦？

這就需要兩個數字：錢包裡原來有多少錢，她花掉了多少錢。

如果錢包裡的錢原本都是你的，你當然知道錢包有多少。但是如果她已經事先偷偷用掉一部分，或者事先多放了一些進去，那就不知道了。不過如果你知道每張錢的重量，然後稱一稱錢包的重量，就能知道有多少錢了。這就是“開路電壓”法的原理。

而她花掉了多少錢，如果每次花錢的時候你都記錄下，做加法就知道了。但是如果她掏錢的速度非常快，而你又不能只盯著她的手不看路。你只好每隔幾秒看一眼她手裡的錢數，並認為她在這幾秒內平均花掉了這麼多，然後就能估算出她花了多少錢。這就是“安時積分”法的原理。

很明顯，開路電壓法成立的前提是在稱重的時候錢包的重量不能變化，否則稱不準；而且你也會希望每張錢的重量大一點，這樣誤差才會小一點。

對於電池來說也就是，開路電壓法只有在停車或電流極小的時候才方便使用。而透過電壓（錢的重量）估算容量（錢數），也需要單位容量變化下的電壓變化儘可能的明顯。可是……

可以看得到，三元材料的斜率很明顯，很容易透過電壓判斷此時的容量；而磷酸鐵鋰的曲線……怎麼就那麼平……換句話說，更容易出現容量估算誤差。

而安時積分法的問題在於，你看到的錢數，或者說系統採集到的電流，永遠是幾秒內的平均值，因此總會有誤差，累積下來就與真實情況越差越大。你大E了，沒有記錄下某個瞬間的一大筆錢，就只能耗子尾汁了。

於是，即使是兩種辦法結合，你所估算錢包裡的錢數與實際的錢數還是會出現差別，也就導致女朋友告訴你錢花完了的時候，你以為還有一部分。

當然，工程師們設計電池管理系統的時候肯定會把這些因素都考慮進去，但還是會出現某些極端情況，比如低溫下電壓/電流取樣精度下降等問題，導致對剩餘電量的預測出現問題，導致容量跳變的現象發生。

所以，以上磷酸鐵鋰的那些特性也就很好的解釋了，為什麼磷酸鐵鋰建議充滿，而三元材料不建議充滿。

三元電池就像一個充滿活力的少年，給他吃八分飽，不吃補品，也能精力四射。

磷酸鐵鋰像一個養生的小夥，除了正常吃飯，還要定時定量的吃點營養品，才能保持身體活力。

說到這裡，讓我回想起，我們早期有很多新能源車主，經常會遇到，開著電動車，在路上跑著跑著就突然掉電的情況。眼睜睜看著續航里程從30km，60km，甚至80km，一下子變成了空管……

可以判斷的是，早期出現的這種情況，大多數確實是出現在磷酸鐵鋰電池的車上。而在三元電池的車上，出現的相對較少。——這幾年被電動車拋錨丟在路上的案例明顯減少，除了整個行業來說續航里程的提升是一大助力之外，磷酸鐵鋰電池用量的減少也是一個原因。

當然了，更多的原因可能是使用者大多數都知道怎麼用新能源汽車了……

2018年，國家新能源車補貼加入了電池能量密度這項標準，各大廠家為了拿補貼、追求更高的續航里程，大面積的轉向了能量密度更高的三元鋰電池，NCM811三元鋰電池甚至成為了廠家賣車時的產品亮點。

就在廣大車友認為三元鋰將逐步替代磷酸鐵鋰之時，磷酸鐵鋰卻在今年迎來了爆發。從中國電池聯盟的統計資料來看：磷酸鐵鋰電池裝機量從今年8月份開始，同比去年完成了連續3個月增長超100%，最近的10月份統計資料達到了127.5%

到底發生了什麼？讓磷酸鐵鋰煥發了第二春？

其實不難理解，原因有二，一是對手襯托，二是自己不斷進步。

首先，說說對手襯托，在2019-2020年，電動車自燃最兇殘的兩年裡，三元電池的安全性受到了重大質疑，一時之間，人心惶惶，談811就變色……

而實際上，以811為代表的三元電池，也冤枉的很。在一輪又一輪的針刺試驗中，敗給磷酸鐵鋰，彷彿被釘在了電池屆的恥辱柱上！而實際上，所有的人都需要知道這樣一個事實：811並不可怕，失去管理的811才可怕！——且讓我為恥辱柱上的811穿上底褲。

就像前面提到的，電池有關的事情都要管的電池管理系統（BMS），是不是做到位了？才真正決定著電池本身的能力是否都發揮出來，而且也控制得住！

電池的保護，實際上是一個綜合考慮的結果，BMS如果是從軟體策略方面去保護，那電池，車身的架構，熱管理設計，就是從硬體方面去保護。從電芯到模組到整包到整車，層層遞進，層層加強，把那些熱血青年三元材料保護好，聽指揮的去放出他們體內的洪荒之力！

（我控制不住我知己啊！）

其實最簡單的一個道理，磷酸鐵鋰的電池包的安全設計的重視程度，其實暴露了廠家對待佛系青年磷酸鐵鋰和熱血青年三元材料的管理上，其實都是一視同仁的。因為，畢竟一旦真的發生安全事故的情況下——你跺你也麻！

同行襯托的另一個方面！磷酸鐵鋰，成本！——便宜啊！

2019年補貼大幅退坡，相比於2018年減少50-70%，並計劃在2022年年底徹底退出。沒有政府撒錢，消費者看著自己的錢包，只能量入為出，廠家也在為降成本發愁，更具價效比的磷酸鐵鋰電池重回大眾視野。

對比三元，磷酸鐵鋰在成本端具有兩大優勢：原料低廉，加工便宜

三元電池中成本最高的就是正極材料，尤其以“鈷”的價格最高。目前，鈷目前的價格在26萬/噸，並曾經一度達到過80萬元/噸的高位。

（12月9日國內現貨鈷價彙總）

在2018年馬斯克就曾表示，要將下一代電池，鈷含量削減至零。當時鈷在特斯拉電池包占比低於3%。嗯，人家重新定義了，那叫“無鈷電池”……

從2014年到2019年，國內磷酸鐵鋰電池成本下降約60%。2020年，磷酸鐵鋰電池包的價格比三元低15%左右，價格實惠啊！

然後再說說磷酸鐵鋰自己的不斷進步

最主要的一個方法，就是自己能量密度提高！——其中最著名的方法，就是讓電池單體重新排隊，塞進電池包的方式改變了，整個電池包的能量密度也就改變了！

例如，著名的CTP電池就是如此！大概是個啥意思呢？最開始，我們的電池組裝後是這樣：

同樣的體積，捨棄了一些不需要的小包裝，塞下更多的菊花，啊呸，電池！是不是整個包裝裡的能量就更多了啊？

就這樣，從2010年至今，磷酸鐵鋰電池能量密度提升了一倍，從90Wh/kg增加到了190Wh/kg，同時底盤電池包設計的改進允許放進更多的電池。不輸於很多三元電池了。

所以，綜上所述，得益於多方面的因素，磷酸鐵鋰在2020年逐漸迴歸，換髮第二春！

再加上，在其他行業，例如儲能行業，基站建設等不同領域，磷酸鐵鋰也有著很高的優勢。 行業政策變化、技術進步、新型替代市場，後來居上的磷酸鐵鋰，也許春天才剛開始……

所以對於磷酸鐵鋰車型,大家也不用聞之變色,只要正確對待不同電池車有不同特性的問題,正確使用就好.