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蔚来看到的电池新质生产力!


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3月14日,蔚来汽车推出长寿命电池方案,旨在解决动力电池寿命与车不同寿命的问题。蔚来汽车通过电池本征研发和电池运营模式创新,使得动力电池使用寿命可达15年,寿命到期后电池健康度≥85%。

提出长寿命电池方案,源自中国新能源汽车第一批电池质保8年到期。2016年,我国制定新能源乘用车动力电池8年或12万公里质保标准。根据测算,到2032年我国电池出保新能源汽车累计规模将达到732.6万辆左右,届时出保电池寿命将大大缩短,车辆续航里程也将下降至70%,消费者面临电池更换的问题。

从进入汽车赛道至今,蔚来创始人李斌是一个喜欢在商业模式上下功夫的人,并且有着极强的商业洞察力。和其他传统车企依靠规模和价格短期抢夺电池出保消费者置换整车不同,这次,李斌从过去蔚来卷整车和服务技术,开始卷电池寿命。选择卷电池不是李斌瞎卷,而是基于过去数年蔚来在换电模式中积累的电池数据和技术。

截至2024年3月14日,蔚来换电服务次数超过4001万次,充电服务次数超过3569万次,是造车新势力中换电模式数据最全、安全性最高、车辆适配性最好的车企,也是造车新势力中充电服务最开放的车企之一。基于换电模式的电池安全数据与技术积累,李斌为8年电池出保企业不仅算了一笔换电的生意经,也提出在电池材料与使用储存环节上如何提高电池寿命。有网友形容,相比其他规模车企直接降价卖车不同,蔚来仍旧在围绕市场和自身特点寻找换电新质生产力,这条路可能不容易,但一定是正确的。毕竟在卷的不能再卷的汽车时代,蔚来的商业护城河是创新而不是人云亦云。

8年电池质保到期释放出的换电竞争力

2024年,我国首批新能源汽车8年电池质保到期。由于当初车企按照这一政策开发电池,一旦出保,新能源汽车电池衰减导致车辆电池安全稳定性与续航大大下降。在此次长寿电池技术发布会上,李斌为消费者算了一笔账。按照目前新能源车企动力电池更换价格计算,一辆电池容量达96.1kWh纯电汽车更换费用为23.26万元,即便容量为30.7kWh的混动车型,更换费用也达到5.89万元。对消费者来说,8年时间电池更换成本就占到了当初整车价格的一半以上,这笔经济账触目惊心。

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除了经济账外,电池出保还有一笔环境账。数据显示,2030年我国动力电池退役量将达到350万吨。相比之下,2023年中国海军新服役的舰艇总吨位才16万吨,仅2030年动力电池退役量相当于海军总吨位近22倍。与庞大的退役动力电池相比,国务院发展研究中心数据显示,截至2023年,我国动力电池规范化回收率不足25%。随着2025年大批量出保电池寿命衰减,淘汰的废旧电池将对环境和经济造成巨大压力。

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某资源再生行业专家指出,尽管现在电池原材料价格下降导致整车价格下滑,但随着大规模废旧电池带来的回收压力,国家一定会出台车企相关回收再利用政策。据此判断,回收技术的不成熟和规模化需求带来的成本提升,整车置换在长期新能源汽车电池出保中不是企业好的选择,未来压力会越来越大,车企必须从电池寿命与循环利用上想办法。

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作为第一家宣布通过技术创新尝试提升电池寿命的整车企业,李斌希望通过商业洞察提前抓住这次电池出保释放的消费活力。和其他整车企业直接降价获取短期整车消费份额不同,李斌的商业洞察基于过去几年蔚来换电模式积累的商业价值与技术经验。截至2024年3月18日,蔚来全国自建换电站布局达到2387座,自建充电站3728座,与第三方合作充电桩超过100万根,实际累计换电次数超过4031万次,是中国补能系统运营最完善的汽车企业。正是基于大批量的换电运营经验,李斌才敢提出延长电池寿命的创新思路。

从卷整车服务创新开始卷电池寿命

按照蔚来提出的长寿命动力电池解决方案,目标是动力电池使用15年健康度依然高于或等于85%,相比现在的8年质保政策高出将近一倍。围绕目标,蔚来将从两方面入手解决技术难题,一是通过电池本征研发延缓动力电池化学衰竭,另外还要加强与电池运营创新相结合。

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所谓电池本征研发,是指从电池原材料研发入手。新能源动力电池有四大成分:正极材料、负极材料、隔膜、电解液,这些都影响着电池使用寿命。一般的正极材料,锂离子含量普遍大于负极材料离子容量,目的是提高电池功率和循环性,但过多的锂离子存储会让电池过充时引发事故。蔚来通过多元素分子级调控增加材料结构稳定性,即在正极材料中掺杂一些能够吸收能量的金属元素,达到减少材料裂痕效果,让电池材料在极端使用下保持相对稳定的内部环境。

清华大学车辆与运载学院教授、博士生导师、汽车安全与节能国家重点实验室副主任陈全世接受汽车十三行采访时表示,电池充放是一个复杂的电化学反应过程,电池正极三元材料聚集大量锂离子,通俗理解,锂离子在正极来回折腾,时间一长必然会导致正极材料出现裂痕致脱落最终影响使用寿命,这是正常现象。在蔚来60℃高温加速老化试验中,使用锆元素改性后,电池正极材料相变明显减少,意味着电池寿命延长。试验结果显示,蔚来电池团队通过该项技术让电芯正极材料结构稳定性提升22%,过渡金属溶出率降低43%,显著提升了电芯的寿命。

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除了解决电池正极材料稳定性外,影响电池寿命的还有负极材料。陈全世介绍,电池负极材料在长期充放电过程中反复膨胀和收缩,石墨的微结构会发生形变影响电池寿命。蔚来团队通过体相介孔结构设计和包覆层的纳米级优化,改变孔洞的数量、分布和排列。陈全世表示,石墨的孔隙结构是决定电池嵌锂能力的一个重要因素,通俗理解,孔隙多就可以多吸收锂离子,孔隙结构的优化是提高石墨倍率性能及循环稳定性的有效手段。传统的电池石墨结构,电池孔隙体积占比为0.19%,蔚来电池团队通过相关技术创新,将孔隙体积占比提升至3.35%。

针对蔚来电池团队推出包覆层纳米级的优化,陈全世表示,磷酸铁锂碳包覆技术是将碳材料包覆在磷酸铁锂颗粒表面,形成碳包覆层,以提升锂电池的性能。蔚来团队通过表面致密化改性的介孔石墨,不仅实现包覆层更全,而且在8年后石墨微结构界面完整度高。相比之下,采用传统包覆的石墨微结构8年质保到期后界面恶化明显。蔚来团队通过体相介孔结构设计和包覆层的纳米级优化,使得负极石墨材质的均一性和致密度提升了50%、内部孔隙率从0.19%提升至3.35%,降低了脱嵌锂过程中的“呼吸”应力,大幅度抑制了负极造成电池衰竭的问题,让电芯具有快充能力的同时,还能满足更长寿命的需求。

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对于这些电池改进技术,人们心中都有一个疑问,为什么蔚来能做到?这背后有两大原因,一是蔚来在电池研发方面积累了大量技术,蔚来目前已经具备了材料合成、电芯试制、系统组装、验证测试全栈研发能力,拥有整车厂中规模最大的电池研发实验室 。据悉,蔚来电池实验室超过两万平,拥有先进材料、理化测试等6大技术实验室,3128个电芯测试通道和超过80台高精度材料理化表征设备。截至目前,蔚来在材料、电芯、系统、软件、云端策略已拥有1435项科技专利,其中电池寿命相关专利达104项。

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另外,蔚来汽车在换电商业模式上积累了许多电池寿命提升的经验,这也是蔚来的商业护城河。目前,蔚来为用户提供了超4000万次换电服务、超3500万次充电服务。根据2023年蔚来日信息显示,仅蔚来换电站就覆盖7纵6横11大城市群高速网络,这表明蔚来的补能体系以及动力电池都需要满足复杂的环境工况挑战,如东北的极端低温、西藏地区的高海拔、新疆地区的酷暑等环境。

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在换电运营中,降低日常恶劣工况的影响,是提升动力电池寿命的有效途径。目前,蔚来是首个在行业内建立全生命周期电池健康运营系统,实现对温度、强度、频度三大影响电池寿命工况全覆盖。动力电池最佳充放电温度通常在15—35度之间,蔚来换电站自带水冷系统,可为电池提供“电池温床”,能够在10分钟内将电池从零下20℃的严寒或50℃的酷暑环境中升温或降温,将电池温度调节到最佳。

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蔚来还自研了行业首个车云结合动力电池包保养算法,可实现对每块电池充电情况检测,并在换电站通过功率控制进行充电强度的均衡调节。截至目前,蔚来换电体系已经完成817万次云端电池检测,78万次电池保养式充电,保证电池最佳状态。正是通过换电运营策略来调节用户用车习惯不同以及地域差异等因素导致的电池使用频度差异,蔚来让每块电池都调节在里程健康范围内,从而延长电池使用寿命。

新质生产力让蔚来车主换电更省

在推出长寿命动力电池战略同时,蔚来也推出了全新BaaS电池租用服务,涵盖旗下所有车型,并且进一步下调换电费用。其中,标准续航电池包租用服务费从980元/月调整至728元/月,长续航电池包租用服务费从1680元/月调整至1128元/月。针对现有用户和新用户支付租金,蔚来宣布可部分抵扣电池买断费用。用户每支付一期账单,即获赠一张100元焕新礼金券,复购时可直接抵扣新车款。

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蔚来当日宣布,即日起至5月31日,用户选择BaaS方案购车,还可享电池租用服务费付4赠1、60张免费换电券赠送的限时礼遇。这意味着只要是蔚来首任车主,均可使用蔚来最新的动力电池,不仅为用户提供了又好成本又低的动力电池,还为用户延长了电池使用寿命。在蔚来公布的BaaS方案相关车型价格表中,用户选择Baas方案购车,相当于标准版车价降价7万元,长续航版车价降价12.8万元,用户还可以享受最高可达1.1万元以上购置税减免。

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蔚来联合创始人秦力洪表示:“购买蔚来100度电池包的用户,相当于优惠2万多元。蔚来没有打价格战,这是蔚来体系独有的方式,让新用户合适,也不伤害老用户。虽然本意不是为了降价,但在现在的市场环境下,这一政策比一般降价可能还要狠一点。”

有人根据其他车企官方电池置换费用价格表计算,用户如果更换一组96kWh的电池则需要超过23万元,23万元的费用不亚于购买一款B级车型。如果使用蔚来长寿命电池方案,则可以减缓这样的成本焦虑。可以说,李斌切中了当前动力电池质保带来的新消费动能。在消费者面对换电还是换车的抉择下,李斌围绕蔚来的补能优势,加快开发长寿命电池,并且进一步优化换电模式给消费者带来的实惠与方便,这恰恰是2024年中国经济提出的新质生产力具体表现。作为造车新势力,创新是第一生产力,也是蔚来的商业护城河,在这一点上,李斌在坚持做难而正确的事。

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