對於一些電動車的車主而言，今年的冬天格外寒冷。隨著電動車銷量逐漸升高，市場接受度也不斷增加，電動車車主們正準備摘掉被嘲笑的「冤大頭」帽子，又被凜冬的寒冷給「扶正」了。
有位網友日前聲稱，自己駕駛的比亞迪「漢」EV在經過多次的冬季試驗後，發現滿電後的實際續航力僅有230公里，遠遠低於官方宣傳的600公里，幾乎縮水了三分之二，甚至還發生過續航力突然斷崖式減少的情況。
有網友拿出比亞迪推出「刀片電池」時的官方PPT來調侃：「按照柱狀圖比例，百分比顯然是100%、70%、40%、40%，做PPT的人還算誠實。」
事件在網路上發酵後，比亞迪官方給出說明，「車主存在原地怠速且開空調的情況，導致實際續航力大幅縮水。」
無獨有偶，同樣搭載著磷酸鐵鋰電池的特斯拉Model 3標準續航升級版，以及五菱宏光MINI EV的車主也遇到了類似問題。顯然地，所有的矛頭都指向同一個東西——「磷酸鐵鋰電池」，這個曾被譽為能擊潰三元鋰電池的英雄，為何突然失效？
磷酸鐵鋰電池的原罪
磷酸鐵鋰電池（LFP）最早是由約翰．古迪納夫（2019年諾貝爾化學獎得主之一）發明的，於1996年德州大學代表古迪納夫實驗室向美國申請專利。然而，先前日本NTT公司曾派遣一位研究員協助古迪納夫研究，搶先在1995年於日本當地註冊專利，爾後各個地區為了保護本地利益，導致LFP專利幾乎形同虛設。
因此，LFP的規模化量產和應用於電動車已經有很長一段時間了，只不過先前都是搭載於公共交通系統的車輛。
LFP之所以突然被汽車消費市場關注，是源自於去年比亞迪與寧德時代的交鋒。比亞迪公開了一段影片，用針刺試驗證明了「刀片電池」（LFP的一種特殊封裝形式）遠比三元鋰電池、方型磷酸鐵鋰電池要安全許多，進而引發廣泛的社會討論和爭議。
LFP相較於三元鋰電池，確實有不少優點。
首先， 磷酸鐵鋰的循環性能好，即循環壽命長 。鋰電池電量衰退的原因有很多，但與正極材料相關的，主要是充、放電過程中正極材料結構發生「晶體缺陷」並造成結構破壞，進而使一部分正極材料的失活。
然而，磷酸鐵鋰化合物在分子結構上比鎳鈷錳化合物穩定許多，NCM分子類似於「千層餅」的形狀，鋰離子從兩層之間流動，而LFP分子則為「橄欖石」形狀，鋰離子遊走於三維結構的縫隙中。LFP分子結構中，即便鋰離子「離開」，剩下類似FePo4的結構也相對穩定，而NCM則較不穩定。（三元鋰電池的循環壽命在1,500～2,000次左右，磷酸鐵鋰則能到4,000次左右）
雖然磷酸鐵鋰電池早期由於其結構問題，充、放電效率較低（結構穩定導致鋰離子自由活動度不高），但隨著包碳技術及納米技術的發展，磷酸鐵鋰電池目前的充、放電功率（即性能）不比三元鋰電池差。
此外，磷酸鐵鋰化合物本身的分解溫度在700～800度左右，遠高於三元鋰化合物的200～300度，安全性也高出許多。三元鋰電池在發生「熱失控」時會釋放氧氣，進一步加劇反應的劇烈程度，而磷酸鐵鋰化合物中PO鍵穩固、難以分解，進而杜絕氧氣形成、避免連鎖效應。
但是， 磷酸鐵鋰一直未能應用於乘用車市場，其根本原因在於LFP有幾項「原罪」。
首先， LFP的能量密度較低 。磷酸鐵鋰相較於三元鋰來說，容量低且電壓低（三元鋰大多在4V以上，磷酸鐵鋰僅3.4V左右），而能量即是容量乘以電壓。
其次，最要命的是 低溫性能差 。磷酸鐵鋰化合物本身為絕緣體，電子導電率比三元鋰電池低，在低溫下的導電性更差，導致電池內阻增大，受到極化影響大。即便在添加奈米碳導電劑改良後，雖然有所緩解，但仍未能解決低溫下電壓降低所導致可用容量降低的問題。
換句話說，儘管目前的電池技術使得LFP電池的低溫表現有所提升，卻仍因低溫而大幅降低可用容量。
最後，電量測量（SoC，State of Charge）較困難。由於磷酸鐵鋰電池的電壓在放電前半段時非常穩定，到低電量時則會突然掉電壓，若BMS（電池管理系統）做的不好，剩餘電量可能會出現突然斷崖式的變化。此問題造成使用端的不方便之外，若無法準確檢測電池芯的數據，則無法對充、放電策略進行管理，進而使電池壽命減少，甚至發生枝晶現象並造成短路。
因此，LFP相較於三元鋰電池擁有更高的安全性、循環壽命更長、高溫環境下性能更好、造價低等優點，非常適合公車、市政車輛等純電動車型。又因公車體積龐大，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裝，且公車的行駛路線較短、固定，對續航力的影響也不大。
但對於一般汽車而言，磷酸鐵鋰電池的缺點是「不可接受」的，因此長久以來都沒有應用於一般汽車。
不過，比亞迪改善LFP電池材料和「刀片電池」的電池包裝結構，提升了單電池芯和電池包裝的能量密度，以擺脫「短續航」的詬病。但關於LFP其他天生的缺點，尤其是LFP冬季的續航力表現，比亞迪的解決辦法卻有些含糊：「材料的性能有所提升、配合熱管理系統的加熱，已經解決該問題。」
LFP材料的性能提升沒什麼問題，但對於熱管理系統的好壞還有待商榷。
電動車的好壞，電池不背全部的鍋
目前量產的純電動車中，所採用的鋰電池不外乎是NCA（鎳鈷鋁鋰電池）、NCM（鎳鈷錳鋰電池）、LFP（磷酸鐵鋰電池）這三種，但不論是哪種鋰電池，都會受到低溫的影響，只不過相較於三元鋰電池，LFP受影響的程度較大而已。
目前大部分的鋰電池，不僅正極材料會產生影響，低溫也會影響負極材料和電解液。低溫會導致電解液黏稠，導致鋰電池的內阻增加，以及負極材料極化嚴重造成鋰離子沉積、鍍膜現象等，使可用容量、放電速率下降。
也就是說，在不採用任何輔助設備的情況下，原始狀態下的鋰電池都會隨著低溫降低可用容量，即減少續航力。因此，各家廠商都會在電池包裝結構中加入熱管理系統。
在低氣溫下，利用空調的加熱系統以消耗電能對電池進行升溫，一方面恢復電池充、放電性能，另一方面則防止低溫對電池造成不可逆的傷害。
但問題正好就在這，在低氣溫下，除了電池需要加熱之外，車內的乘客同樣也需要暖氣，而這便是進一步縮短續航里程的元兇。
目前中國大部分純電動車的加熱系統皆採PTC加熱，能源轉換效率為1，若以3000W的功率考慮，開一小時的暖氣，即消耗3kW/h電量，這對於跑一百公里僅需不到20kW/h的純電動車而言，無疑是奢侈的消耗。
此外也有一些純電動車，如日產Leaf、現代Kona、特斯拉Model Y等車型採用了熱泵系統。0度以上，能源轉換效率為3左右，基本上節省2/3左右的加熱耗能，當溫度降至零下20度或以下時，熱泵能源轉換效率也會降至1，與PTC並無差距。
然而，各家的熱管理系統存在著許多差異，最終導致的節省程度不同。如利用電機、電路板等多個熱源進行統一管理，一方面給該需要降溫的部分，另一方面則將熱量有效利用，傳送給需要加熱的電池或駕駛艙。因此，低溫對耗能的影響，本質上仍與熱管理系統的先進程度有關。
編按：在低溫下，純電動車在啟動時，由於電池需要加熱、電機和電路板尚未產生熱能，導致該階段的耗電量變高，行駛一段後才會恢復正常的耗電量。因此在EPA標準中，於啟動階段的耗電量，會乘以0.33的權重計入。
電動車耗能之所以對加熱系統如此敏感，是因為相較於燃油車，電動車所產生的能量太少。一升汽油產生的能量相當於8.9kW/h，普通燃油車的油箱大小約為60升，換算成電力約為534kW/h，而目前市場上純電動車搭載的電池包裝一般在30kW/h到100kW/h之間，對比之下，燃油車的能源大約是純電動車的5～8倍。
與此同時，燃油車使用的能源效率可能僅有20–30%左右，而電動車則約80%。即燃油車加熱採用的是原先的發動機熱能，並不影響油耗，而電動車的加熱系統則紮實地來自「用於行駛」的能源。因此在開啟空調後，會對續航力產生巨大的影響。
舉個例子，根據AAA測試結果顯示，在零下7度開暖氣的續航情況，BMW i3續航下降46%，雪佛蘭Bolt續航下降47%，日產Leaf下降32%，Model S續航下降38%；在零下7度不開暖氣的情況下，四款車續航力的下降幅度則分別為14%、10.4%、10.8%、11.1%。
編按：上述四款車型中，日產Leaf和BMW i3皆搭載熱泵系統，其他兩款均為PTC加熱，且上述四款均採用三元鋰電池。
由此可知，除了溫度對電池性能的影響外，熱管理系統對續航力的影響程度之大。
這也意味著，低溫情況下純電動車的續航表現，除了電池化學材料的影響之外，熱管理系統的能源轉換效率更為重要。在電池技術的限制之下，車輛在冬季續航的「縮水」情況，不僅要看電池的差異，更重要的是，各廠商在熱管理系統中所下的功夫。
無論採用哪種電池，只要熱管理系統能將電池迅速恢復成最佳的運作溫度，電池的表現也差距不大。從技術角度來看，若熱管理系統做得夠好，無論是三元鋰電池或磷酸鐵鋰電池，都能確保差不多的續航表現，而不同車型之間的差距則彰顯於熱管理系統。
迷茫無助的消費者
事實上，各家廠商都清楚磷酸鐵鋰電池的低溫性能不佳，但連馬斯克也明確表示，之後的基礎款車型都會採用LFP電池，正是因為成本低。
成本降低就能使售價變低，間接提升產品的性價比與銷量的增長。於11月份電動車銷量的前四名中，除了Model 3有磷酸鐵鋰和NCA兩種版本之外，其他三款皆搭載磷酸鐵鋰電池。就連小鵬G3的磷酸鐵鋰版本也通過中國工信部的認證，即將在市場上推出。
但問題是，所有的消費者並非都是電動車專家，他們不明白不同電池、熱管理系統對續航的影響程度，也較難理解標準續航與實際續航之間的差距。
標準續航數是根據不同地區的法規來測試的結果，比對過後就能發現，同款車型在不同地區的續航也截然不同。
以續航數值來看，NEDC>WLTP>EPA。換算方式為NEDC續航數乘以0.7，約為EPA續航數；WLTP續航乘以0.9則約為EPA續航。不過，即便是最嚴苛的EPA續航數，也會與實際續航的里程有些差異。
編按：中國採用NEDC標準，歐洲採用WLTP標準，而美國則是採用EPA標準。
可謂是「 宣傳僅供參考，一切以實際為準 」。
若廠商為了省事，直接將NEDC的測試結果設定為最大值，或添加WLTP續航數為備用選項，再根據剩餘的電量百分比，對續航力表現的里程數進行變化。因此，用戶感知到的便是實際里程明顯小於儀表板上的里程數。在這種模式下，每次充滿電，儀表板顯示的里程數都會保持一致。
其次，稍微用心的廠商會根據近期車輛的使用情況，計算出一個平均值，對續航進行調整。這樣做的好處是，讓用戶更直觀地感受到以自己的駕駛習慣還能行駛多少里程。但由於用戶並不了解這個原因，便會導致用戶產生電池衰減或續航縮水的錯覺。
除了專家或以這些訊息為生的汽車編輯，大多數的消費者很難去了解這些訊息。因而導致的最大問題，便是車主對實際續航力的認知猶如「薛丁格貓」，讓用戶無法清楚自己真正的自由活動範圍有多大。
更別說在冬天的低溫下，縮水的續航力不僅會讓用戶的活動範圍減少，還會連帶產生排隊充電等無數問題。
以北京為例，全北京的純電動汽車約為40多萬量，而目前北京的充電樁（快充、慢充）數量僅20萬個，有大量的車輛每天都需要充電，這也直接導致充電樁不夠使用。
無論從駕駛體驗、使用成本，亦或是國家的能源戰略角度來看，純電動車是無可厚非的大趨勢，但不完善的測試標準、廠商的技術差異、充電設施的數量不足等，都在硬生生地「冰凍」著電動車主們的內心。
責任編輯：文潔琳
本文授權轉載自：虎嗅網
