磷酸鐵鋰電池的國產Model 3要來了，這是今天新能源圈的大新聞。從曝光出來的申報圖來看，相比之前採用三元鋰電池的版本，整備質量重了130kg。雖然在電池容量上所有提高（據猜測為66kWh），但由於整備質量的上升，可以預見的是能耗不必然提高。話説回來，長短板分明的磷酸鐵鋰電池其實已經被很多車企所拋棄，那這次特斯拉撿回磷酸鐵鋰電池到底是為了啥？
其實，磷酸鐵鋰是非常有潛力的鋰離子電池正極材料，它在大電流放電的情況下衰減程度低，放電能力強，在高温環境下具有更好的續航性能，與NCM鎳鈷錳電池相比，循環性能和安全性能都更優秀。但是在低温條件下，它的有效放電容量會下降得更劇烈。磷酸鐵鋰電池壽命目前超過2000次，低温的時候有可能降低到500次，這也是磷酸鐵鋰電池逐漸被一些車企棄用的原因。
為什麼磷酸鐵鋰的低温性能差？磷酸鐵鋰受低温影響是全方位的，正負極、電解質都會受影響。
正極的材料結構在低温的時候會讓鋰離子傳導速率降低，也就是導電性差，零下20℃的放電容量只能達到常温容量的67.38%，NCM鎳鈷錳電池能達到70.1%。
在低温的時候鋰離子也會受影響，負極析出鋰的速度會增大。可能説到析鋰大家有點陌生，鋰離子電池在充電過程中，從正極脱嵌的鋰離子無法嵌入負極的話，那麼鋰離子就只能析出在負極表面，從而形成一層灰色的物質，這就叫做析鋰。鋰枝晶是析鋰的一種現象，目前純電動車大多數的電池自燃現象就是由於鋰枝晶刺破隔膜，正負極短路而導致的。
另外，低温使電池負極表面的SEI膜也會增厚。SEI膜在電池首次充電時形成，能提高電極的循環性能和使用壽命，可以理解為讓鋰離子更好傳輸到電極上，但是SEI膜過厚也會影響傳輸速度速度。另外，磷酸鐵鋰電池和NCM電池正負極的材料內部結構不一樣，鋰的轉化過程也是不一樣的，可以理解為一個是嵌進去轉化，一個附在表面上轉化，低温對嵌進去轉化影響比較大。
而在電解質方面，溶劑在低温的時候也會變得黏稠，過低的時候會發生凝固現象，離子無法在內部進行傳遞也就沒有電流傳遞。
用一個通俗易懂的例子來形容，大家可以把鋰離子想象成很多個小球，電流的傳輸過程就是小球從正極跑到負極的過程。低温時處於逆風情況，周圍的電解液較為黏稠；常温時處於順風情況，電解液呈正常液體狀態，小球跑過去就會比較慢。SEI膜是籬笆，小球的大小和籬笆洞的大小剛好一致，但在低温條件下，籬笆層數變多，也會影響小球穿越的速度。
磷酸鐵鋰電池如何改進？但磷酸鐵鋰電池就沒有提升的空間了嗎？並不是，我們可以來對症下藥，這些缺點都是由於温度過低引起的，那如果讓電池的温度維持在一個適合的水平線上不就好了嗎？
前不久比亞迪發佈的一款重磅電池——刀片電池，就是磷酸鐵鋰電池，但比亞迪聲稱，他們在保證LFP高安全性的基礎上，解決了其低温性能差的問題。比亞迪還暗示，他們是在熱管理系統下了功夫，做到這一點的，這就讓我想到了威馬EX5的柴油包。
在低温地區使用的純電車基本上都會搭載一個電池温控系統，負責電池組的保温、冷卻以及低温預熱。其中，低温預熱有外部加熱和內部加熱兩種方式，威馬的柴油包就是用了前者，通過在電池包中加入柴油這種温控液體介質，實現車輛電池的預熱。
就比亞迪目前給出的信息，我們也可以從兩個方式猜測一下解決辦法。
外部加熱：
刀片電池可能周圍使用熱循環介質包圍，通過加熱器加熱環繞電池組的熱交換液，對電池進行間接加熱。熱交換液也可更換為一些相變材料，在温度發生急劇變化時，相變材料中的温度可以釋放出來保持電池温度恆定。
內部加熱：
更簡單粗暴一點的方法，就是在電池的正負極聯通交變電流，作用的目標是電極上的有效物質，利用電池內部的電阻效應產熱，相當於循環往復小幅值充放電，但不會影響電池壽命，在充放電的時候都可以對電池進行加熱。這個結構可以增加一個開關，夏季温度高的時候可以關閉該功能。
另外，還可以在電池內部加上加熱膜，電池少量放電加熱自身，避免低温充電，像全氣候電池就是採用這樣的方式。這種電池除了具有正常的正負極以外，還增加了一個加熱極，比如鎳箔，鎳的成本低，效果也不錯。當電池温度低於某個界限值時，通過加熱鎳箔產生熱量讓電池內部開始升温，當温度傳感器感應到內部温度達到適合温度時關閉加熱開關。
當然了，從性能上講，改善磷酸鐵鋰電池的方法還有很多種，像在正負極摻雜一些元素、在電解液中加入防凝結劑等，都能讓LFP性能有明顯的跨步。但成本問題不僅是車企要考慮的，也是我們要考慮的。
採用了磷酸鐵鋰電池的國產特斯拉Model 3，據稱每台車的成本能降低2萬元，説不定20萬拿下標續Model 3指日可待。但磷酸鐵鋰電池版本的Model 3具體性能如何，實際續航里程如何就請關注電動知士，年底量產車發佈的時候，我們會為大家進行冬季實測，敬請期待！