今年北方的冬天格外冷，尤其對(duì)于一些電動(dòng)車(chē)車(chē)主而言。

伴隨著電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)量逐漸升高，市場(chǎng)接受度不斷增加，電動(dòng)車(chē)車(chē)主們剛剛準(zhǔn)備摘掉被嘲笑的“電動(dòng)爹帽子”，又被凜冬的寒冷給“扶正”了一些。

這不，前幾天一位網(wǎng)友聲稱(chēng)，自己駕駛的比亞迪漢EV在經(jīng)過(guò)多次冬季試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)充滿一次電后的實(shí)際續(xù)航僅有230公里，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于官方宣傳的600公里續(xù)航，幾乎縮水了三分之二，甚至還發(fā)生過(guò)剩余續(xù)航突然斷崖式減少的情況。

甚至有網(wǎng)友拿出當(dāng)初比亞迪推出“刀片電池”時(shí)的官方PPT來(lái)調(diào)侃：“按照柱狀圖比例，百分比顯然是100%、70%、40%、40%，做PPT的人還是誠(chéng)實(shí)的。”

事情在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)酵一陣后，比亞迪給出的官方說(shuō)法是“車(chē)主存在原地怠速用電并且開(kāi)空調(diào)的情況”，導(dǎo)致實(shí)際續(xù)航大幅“縮水”。

無(wú)獨(dú)有偶，搭載著同樣磷酸鐵鋰電池的特斯拉Model 3標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航升級(jí)版，以及搭載著磷酸鐵鋰的五菱宏光MINI EV也有車(chē)主遇到了類(lèi)似的問(wèn)題。

 

很顯然，所有的矛頭都指向同一個(gè)東西——磷酸鐵鋰電池，那么這個(gè)去年被譽(yù)為將能擊潰三元鋰電池的“英雄”，怎么突然不行了呢?

磷酸鐵鋰電池的原罪L(fēng)FP(磷酸鐵鋰電池)最早是由古迪納夫(2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者之一)發(fā)明的，于1996年德州大學(xué)代表古迪納夫?qū)嶒?yàn)室向美國(guó)申請(qǐng)了專(zhuān)利(WO1997040541)。不過(guò)之前日本NTT公司曾派遣一位研究員岡田協(xié)助古迪納夫研究，后在2015年搶先在日本當(dāng)?shù)赜?995年注冊(cè)了專(zhuān)利，后續(xù)各個(gè)地區(qū)為了保護(hù)本地利益，導(dǎo)致LFP專(zhuān)利幾乎形同虛設(shè)，很多國(guó)家都有生產(chǎn)制造能力。

所以其實(shí)LFP的規(guī)?；慨a(chǎn)和應(yīng)用于電動(dòng)車(chē)已經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間了，只不過(guò)之前都是搭載于公共交通系統(tǒng)的車(chē)輛。

而LFP之所以突然被乘用車(chē)消費(fèi)市場(chǎng)所關(guān)注，是源自于去年比亞迪與寧德時(shí)代的交鋒，也就是比亞迪公開(kāi)了一段視頻，用針刺實(shí)驗(yàn)證明了“刀片電池”(LFP的一種特殊封裝形式)遠(yuǎn)比三元鋰電池要安全很多、比方型磷酸鐵鋰電池安全，從而引發(fā)了廣泛的社會(huì)討論和爭(zhēng)議。

的確，LFP相比于三元鋰電池有不少優(yōu)點(diǎn)。

首先，磷酸鐵鋰的循環(huán)性能好，即循環(huán)壽命長(zhǎng)。鋰電池電量衰退的原因有很多，但與正極材料相關(guān)的主要是充放電過(guò)程中正極材料結(jié)構(gòu)“晶格塌陷”，造成結(jié)構(gòu)破壞，從而使得一部分正極材料失活。

但磷酸鐵鋰化合物從分子結(jié)構(gòu)上相較于鎳鈷錳化合物穩(wěn)定很多，NCM分子是類(lèi)似“千層餅”形狀，鋰離子從兩層之間流動(dòng)，而LFP分子則是“橄欖石”形狀，鋰離子游走于三維結(jié)構(gòu)縫隙中。即LFP分子結(jié)構(gòu)中即便鋰離子“離開(kāi)”，剩下類(lèi)似FePo4的結(jié)構(gòu)也相對(duì)穩(wěn)定，而NCM則相對(duì)不穩(wěn)定。(三元鋰電池循環(huán)壽命在1500~2000次左右，磷酸鐵鋰則能到4000次左右)

 (NCA雖然分子結(jié)構(gòu)與NCM稍有不同，但是存在的問(wèn)題與NCM差不多)

雖然早期磷酸鐵鋰電池由于其結(jié)構(gòu)原因，充放電效率較低(形象的說(shuō)法就是由于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定導(dǎo)致鋰離子活動(dòng)自由度不高)，但隨著包碳技術(shù)(法國(guó)世界級(jí)鋰電科學(xué)家米歇爾·阿爾芒發(fā)明，并后來(lái)與古迪納夫一起申請(qǐng)了專(zhuān)利，MichelArmand)，以及納米化材料工藝的技術(shù)，現(xiàn)在磷酸鐵鋰電池的充放電功率(即性能)不比三元鋰電池差。

其次，LFP安全性高。磷酸鐵鋰化合物本身的分解溫度在700~800度左右，遠(yuǎn)高于三元鋰化合物的200~300度，所以理論安全性高很多;且三元鋰電池在發(fā)生“熱失控”時(shí)，會(huì)釋放氧氣，從而進(jìn)一步加劇反應(yīng)劇烈程度，而磷酸鐵鋰化合物中P-O鍵穩(wěn)固，難以分解從而杜絕氧氣形成，避免連鎖效應(yīng)。

但是，之所以磷酸鐵鋰一直沒(méi)能應(yīng)用于乘用車(chē)市場(chǎng)，根本原因在于LFP有幾個(gè)“原罪”。

首先，LFP的能量密度較低。單電芯目前最頂端也就剛摸到三元鋰電池的一般水平。原因在于相比于三元鋰來(lái)說(shuō)容量低(單位Ah)，且電壓低(三元大多在4V以上，磷酸鐵鋰在3.4V左右)，能量即是容量乘以電壓(單位Wh)。

其次，最要命的是低溫性能差。原因在于正極材料(磷酸鐵鋰化合物)本身為絕緣體，相比三元鋰電池電子導(dǎo)電率低，低溫下導(dǎo)電性更為差，致使電池內(nèi)阻增大，受到極化影響大。即便在加了納米碳導(dǎo)電劑改良后，雖然有所緩解，但仍未能解決低溫的電壓降低導(dǎo)致的可用容量降低的問(wèn)題。

 (LFP在不同溫度的放電情況)

換句話說(shuō)，盡管目前的電池技術(shù)使得LFP的電池的低溫表顯有所提升，但是仍然因?yàn)榈蜏貙?dǎo)致大幅降低可用容量。

最后，測(cè)量電量(SoC，State of Charge)較難，由于磷酸鐵鋰電池的電壓在放電時(shí)前半段非常穩(wěn)定，到低電量時(shí)會(huì)突然掉電壓，所以如果BMS(電池管理系統(tǒng))做的不好，很可能剩余電量出現(xiàn)突然斷崖式變化。由此導(dǎo)致的問(wèn)題不僅僅是使用端的不方便，更多的是如果無(wú)法很好檢測(cè)電芯數(shù)據(jù)，則更加無(wú)法良好的管理充放電策略，從而使得電池壽命減少甚至發(fā)生鋰枝晶現(xiàn)象導(dǎo)致短路。

所以LFP擁有相比于三元鋰電池安全性更高、循環(huán)壽命更長(zhǎng)、高溫環(huán)境下性能更好、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，使得非常適合公交車(chē)、市政車(chē)輛等純電動(dòng)車(chē)型。并且由于公交車(chē)體積龐大，并不在乎磷酸鐵鋰電池的低能量密度，可以利用裝載體積龐大的電池包，并且公交車(chē)行駛盧路線相對(duì)固定且不會(huì)很長(zhǎng)，所以續(xù)航數(shù)的波動(dòng)影響也不大。

但是對(duì)于乘用車(chē)而言，磷酸鐵鋰電池的這些缺點(diǎn)是“不可接受”的，所以長(zhǎng)久以來(lái)都沒(méi)有應(yīng)用于乘用車(chē)。

不過(guò)，比亞迪通過(guò)改善LFP電池材料和“刀片電池”的電池包結(jié)構(gòu)，提升了單電芯和電池包的能量密度，擺脫了“短續(xù)航”的詬病。但是關(guān)于其他LFP天生的缺點(diǎn)，尤其是LFP冬季續(xù)航表現(xiàn)時(shí)，比亞迪給出的解決辦法卻多少有些含糊：“材料的性能有所提升、配合熱管理系統(tǒng)的加熱，已經(jīng)解決了該問(wèn)題。”

LFP材料的性能提升大概率沒(méi)什么疑問(wèn)，但是熱管理系統(tǒng)的好壞就值得商榷了。

電池不背全部鍋目前所有量產(chǎn)純電動(dòng)車(chē)中，采用的鋰電池?zé)o外乎NCA(鎳鈷鋁三元鋰電池)、NCM(鎳鈷錳三元鋰電池)、LFP(磷酸鐵鋰電池)這三種，但無(wú)論是哪種鋰電池，其實(shí)都會(huì)受到低溫的影響，只不過(guò)相比于三元鋰電池，LFP天生受影響程度較大罷了。

因?yàn)槟壳按蟛糠咒囯姵?，不僅正極材料會(huì)產(chǎn)生影響，低溫也會(huì)影響負(fù)極材料和電解液，低溫會(huì)導(dǎo)致電解液粘稠致使鋰電池內(nèi)阻增加，以及負(fù)極材料極化嚴(yán)重致使鋰離子沉積、鍍膜現(xiàn)象等，導(dǎo)致可用容量下降，放電速率下降(性能)。

也就是說(shuō)在不加任何外部輔助設(shè)備情況下，原生狀態(tài)下任何鋰電池都會(huì)隨著低溫降低可用容量，即減少續(xù)航。

所以各家廠商都會(huì)在電池包結(jié)構(gòu)中加入熱管理系統(tǒng)。

低氣溫下，利用空調(diào)系統(tǒng)的制熱系統(tǒng)，通過(guò)消耗電能對(duì)電池進(jìn)行升溫，一方面恢復(fù)電池充放電性能，另一方面防止低溫對(duì)電池造成不可逆的傷害。

恰恰問(wèn)題就在這，低氣溫下，除了電池需要加熱之外，車(chē)內(nèi)的乘員同樣也需要熱風(fēng)系統(tǒng)，而這就是進(jìn)一步縮短續(xù)航里程的元兇。

目前國(guó)內(nèi)大部分純電動(dòng)車(chē)的制熱系統(tǒng)都是PTC加熱，能效比為1，以3000W的功率考慮，那么滿功率開(kāi)啟熱風(fēng)一個(gè)小時(shí)，即消耗3kWh電量，這對(duì)于百公里僅需不到20kWh的純電動(dòng)車(chē)而言，無(wú)疑是“奢侈消費(fèi)”。

當(dāng)然也有一些純電動(dòng)車(chē)，例如日產(chǎn)Leaf、現(xiàn)代Kona、特斯拉Model Y等車(chē)型采用了熱泵系統(tǒng)，0度以上能效比為3左右，基本能節(jié)省2/3左右的加熱能耗，不過(guò)就是當(dāng)溫度將至零下20度以下時(shí)，熱泵能效比也就降至1了，與PTC并無(wú)差距。

不過(guò)各家的熱管理系統(tǒng)存在諸多差異(PTC制熱與熱泵制熱系統(tǒng)區(qū)別，熱管理合理性和效率等)，最終導(dǎo)致的節(jié)省程度不同。

比如利用電機(jī)、電路板等多個(gè)熱源進(jìn)行統(tǒng)一管理，一方面給該需要降溫的部分降溫，另一方面將熱量有效利用起來(lái)，傳送給需要加熱的電池或者駕駛艙。所以低溫對(duì)能耗的影響，其本質(zhì)上還是熱管理系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)程度的高低。

 (比如Model Y采用的“章魚(yú)八通閥”就是將多個(gè)部分的熱管理高度集成化，以實(shí)現(xiàn)極高的熱量管理效率)

注：低溫度下，純電動(dòng)車(chē)在剛啟動(dòng)時(shí)，由于電池需要加熱、電機(jī)和電路板也還未產(chǎn)熱，所以導(dǎo)致該階段耗電量會(huì)很高，行駛一段后才會(huì)恢復(fù)正常電耗。例如同事的Model 3冬季短路途行駛的電耗甚至高于120km巡航的電耗。所以在EPA標(biāo)準(zhǔn)中，剛啟動(dòng)階段的行駛工況電耗，會(huì)乘以0.33的權(quán)重計(jì)入。

電動(dòng)車(chē)能耗之所以對(duì)制熱系統(tǒng)如此敏感，是因?yàn)橄啾扔谌加蛙?chē)來(lái)說(shuō)，電動(dòng)車(chē)所攜帶的能量著實(shí)有些少的可憐。一升汽油攜帶的能量相當(dāng)于8.9kW·h，一輛普通的燃油車(chē)油箱大小約為60升左右，換算成電力約為534kW·h，而目前市場(chǎng)上純電動(dòng)車(chē)搭載的電池包一般在30kW·h到100kW·h之間，對(duì)比之下，燃油車(chē)攜帶的能源大概是純電動(dòng)車(chē)的5~18倍之間。

與此同時(shí)，燃油車(chē)使用能源的綜合效率可能僅有20-30%左右，而電動(dòng)車(chē)則有80%左右。即燃油車(chē)加熱采用的是浪費(fèi)掉的發(fā)動(dòng)機(jī)熱能，并不怎么影響油耗，倒是電動(dòng)車(chē)的加熱系統(tǒng)是實(shí)打?qū)崄?lái)自“用于行駛”的能源。由此導(dǎo)致了開(kāi)啟空調(diào)后，會(huì)對(duì)續(xù)航產(chǎn)生巨大影響。

舉個(gè)例子，根據(jù)AAA測(cè)試報(bào)告結(jié)果顯示，零下7度開(kāi)暖風(fēng)的續(xù)航情況，2018款寶馬i3續(xù)航下降46%，2018款雪佛蘭Bolt續(xù)航下降47%，2018日產(chǎn)凌風(fēng)下降32%，2017款Model S續(xù)航下降38%;零下7度不開(kāi)暖風(fēng)情況下，四款車(chē)?yán)m(xù)航下降則分別為14%、10.4%、10.8%、11.1%。

注：上述四款車(chē)型中日產(chǎn)凌風(fēng)和寶馬i3搭載了熱泵系統(tǒng)，其他兩款均為PTC加熱;另外上述四款均為三元鋰電池。

足矣可見(jiàn)除了溫度對(duì)電池本身性能影響外，熱管理系統(tǒng)對(duì)續(xù)航影響程度之大。

也就意味著，低溫情況下純電動(dòng)車(chē)的續(xù)航表現(xiàn)，電池化學(xué)材料本身的影響是一方面，整車(chē)的熱管理系統(tǒng)的能效比是更重要的一方面。所以在目前電池技術(shù)的限制下，車(chē)輛在冬季的實(shí)際續(xù)航“縮水”情況除了看電池不同外，重點(diǎn)還要看各家在熱管理系統(tǒng)中下的功夫。

因?yàn)闊o(wú)論采用什么電池，只要熱管理能夠?qū)㈦姵匮杆倩謴?fù)最佳工作溫度，那么電池的表現(xiàn)是差距不大的。所以從技術(shù)角度上說(shuō)，如果熱管理系統(tǒng)做到足夠好，無(wú)論是三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池，都能保證差不多的低溫續(xù)航表現(xiàn)，不同車(chē)型之間的差距就在熱管理系統(tǒng)上。

迷茫無(wú)助的消費(fèi)者其實(shí)廠商都知道磷酸鐵鋰電池的低溫性能不佳，但就連馬斯克也明確說(shuō)了，之后基礎(chǔ)款車(chē)型都會(huì)采用LFP電池，原因就是成本低。

成本降低就能使得售價(jià)更低，間接使得產(chǎn)品性?xún)r(jià)比提升，直接結(jié)果就是銷(xiāo)量的增長(zhǎng)。11月份新能源車(chē)輛銷(xiāo)量前四名中，除了Model 3有磷酸鐵鋰和NCA兩種版本之外，其他三個(gè)都是搭載的磷酸鐵鋰電池。

這不，就連小鵬G3的磷酸鐵鋰版本也通過(guò)了工信部認(rèn)證，即將推出市場(chǎng)。

但問(wèn)題是，廣大消費(fèi)者并非個(gè)個(gè)都是電動(dòng)車(chē)專(zhuān)家，他們不明白不同電池、不同熱管理系統(tǒng)對(duì)續(xù)航的影響程度，也不會(huì)懂為什么“標(biāo)稱(chēng)續(xù)航”與實(shí)際續(xù)航之間存在不小的差距。

甚至哪怕在溫度非常合適的情況下，消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)的電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航也與宣傳續(xù)航之間也存著差距。

宣傳續(xù)航數(shù)是根據(jù)不同地區(qū)的法律法規(guī)要求來(lái)測(cè)試的結(jié)果，即稍微細(xì)心的人會(huì)發(fā)現(xiàn)，完全相同的一款車(chē)型，在不同地區(qū)的續(xù)航各不相同。

由于不同標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)測(cè)量電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航的嚴(yán)格程度不同，所以測(cè)試結(jié)果各不相同。以續(xù)航數(shù)值來(lái)看，NEDC>WLTP>EPA。換算方式為NEDC續(xù)航數(shù)乘以0.7差不多為EPA續(xù)航數(shù)，WLTP續(xù)航乘以0.9差不多為EPA續(xù)航(估算值，并不絕對(duì)準(zhǔn)確)。不過(guò)即便是最為嚴(yán)苛的EPA續(xù)航數(shù)，其實(shí)也會(huì)與實(shí)際續(xù)航里程有差距。

注：中國(guó)采用的是NEDC標(biāo)準(zhǔn)(New European Driving Cycle，新歐洲駕駛循環(huán))，歐洲采用的是WLTP(Worldwide Harmonised Light Vehicles Test Procedure，歐洲提出的輕型車(chē)測(cè)試循環(huán))標(biāo)準(zhǔn)，而美國(guó)則采用的是EPA(Environmental Protection Agency，美國(guó)環(huán)境保護(hù)總署)標(biāo)準(zhǔn)。

可謂是“宣傳僅為參考，一切以實(shí)際為準(zhǔn)”。

如果僅僅是宣傳續(xù)航和實(shí)際續(xù)航不符也就罷了，其實(shí)表顯續(xù)航中也有“古怪”。

首先，如果廠商懶省事，就直接將NEDC測(cè)試結(jié)果設(shè)定為最大值，或者添加WLTP續(xù)航數(shù)為備選項(xiàng)，然后根據(jù)測(cè)量剩余電量百分比，對(duì)表顯續(xù)航里程進(jìn)行變化。所以用戶(hù)感知到的就是實(shí)際走的里程，明顯小于表顯減少的里程數(shù)。在這種模式下，每次充滿電，表顯里程數(shù)都會(huì)基本保持一致。

注：其中比較特別的只有特斯拉，采用的EPA續(xù)航測(cè)試結(jié)果為表顯值，所以很多車(chē)主拿到車(chē)后表顯里程就與中國(guó)官網(wǎng)上宣傳的數(shù)據(jù)相差很多。

其次，稍微用心的廠商，表顯里程并非為固定值，會(huì)根據(jù)近期車(chē)輛使用情況，計(jì)算一個(gè)相對(duì)平均值，對(duì)表顯續(xù)航進(jìn)行調(diào)整。比如近期一直激烈駕駛，充滿電后表顯續(xù)航就會(huì)少于一直平穩(wěn)駕駛。這樣做的好處是讓用戶(hù)更加直觀感知以自己駕駛習(xí)慣還能行駛多少里程。但由于用戶(hù)并不了解這個(gè)原因，就會(huì)導(dǎo)致讓用戶(hù)產(chǎn)生電池衰減或者續(xù)航“縮水”的錯(cuò)覺(jué)。

除了專(zhuān)家或者以這些信息為生的汽車(chē)編輯，大多數(shù)普通消費(fèi)者很難了解或者理解上述這些信息。

由此導(dǎo)致的最大問(wèn)題就是，車(chē)主對(duì)實(shí)際續(xù)航的認(rèn)知就如同“薛定諤的貓”，“量子態(tài)”的實(shí)際續(xù)航讓用戶(hù)完全捉摸不透自己的真正自由活動(dòng)范圍能有多大。

更別說(shuō)在冬天低氣溫下，“縮水”的續(xù)航不僅會(huì)讓用戶(hù)活動(dòng)范圍減小，還會(huì)連帶產(chǎn)生充電排隊(duì)等諸多更多的麻煩。

以限牌城市北京為例，全北京純電動(dòng)汽車(chē)保有量在40多萬(wàn)量左右，而目前全北京充電樁(快充、慢充)統(tǒng)計(jì)數(shù)量?jī)H為20萬(wàn)個(gè)，即便拋去一部分“換電”的出租車(chē)，仍有大量運(yùn)營(yíng)車(chē)輛每天都需要充電，這就會(huì)直接導(dǎo)致充電樁不夠用。

當(dāng)然，無(wú)論從駕駛體驗(yàn)和使用成本角度，還是從國(guó)家能源戰(zhàn)略角度，純電動(dòng)車(chē)是大趨勢(shì)這無(wú)可厚非。但是不完善的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、廠商的技術(shù)差異、充電設(shè)施的數(shù)量不足，都在真真切切地“冰凍”著電動(dòng)車(chē)主的內(nèi)心。

如果你身處南方城市，那么恭喜你，你只需要考慮低溫性能之外的“麻煩”就行了;而如果你身處北方城市且在限牌城市，那么很不幸，在購(gòu)買(mǎi)電動(dòng)車(chē)之前，請(qǐng)認(rèn)認(rèn)真真的做點(diǎn)功課，不然你就有可能是充電樁旁邊那個(gè)最靚的“軍大衣哥”。

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