汽车电瓶 锂电池 锂电池有那么多优点,为何汽车蓄电池依旧没用它?

小编 2024-11-28 聚合物锂电池 23 0

锂电池有那么多优点,为何汽车蓄电池依旧没用它?

文| 腾三毛

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车展媒体日一结束,对于媒体人来说,辛苦的工作也差不多告一段落了。忙活了这么久,可以说每位跑馆的媒体人都觉得身心疲惫,于是毛毛就打算开车出去Happy,放松一下。

然而坐进驾驶室拧动钥匙的时,听到的却是起动机的“呜呜”声。紧接着毛毛拨动了雨刮器开关,只见两个橡胶杆“懒洋洋”地在挡风玻璃上划拉了个来回。初步判断:电瓶没电了。

毛毛的车已经开了4年多,到了该换电瓶的时候了,然而在选电瓶时,毛毛有了个“新发现”——目前车用蓄电池大部分还采用铅酸蓄电池,以阀控密封铅酸蓄电池为主。

这就奇怪了,

为什么近几年发展神速的锂电池,并没有普及到蓄电池上呢?

我们知道锂电池以重量轻、能量密度高、绿色环保等特点,近几年被广泛用于新能源汽车动力电池领域,而在汽车蓄电池方面却很少见到锂电池的踪影,这是为什么呢?

首先,安全。

锂电池之所以没有在汽车蓄电池领域普及,很大一个原因是“安全”,这与锂电池自身的属性不无关系。据了解,锂电池的放电温度为-20度~60度,充电温度为0度~45度,并且碰撞易导致起火、爆炸。可以说,锂电池最怕高温、低温。

打开过发动机盖的网友知道,传统燃油车发动机的工作时的温度非常高,并且要维持一个最佳工作温度,为了保持在这一范围,发动机缸体会通过各种途径将内部的多余热量传到至发动机舱,从而引至车外。此时发动机舱的温度就可想而知了。

更何况现在不少车辆都配备了涡轮增压器,而涡轮增压利用的是发动机尾气驱动,温度一般在400-500度,这样的高温对普通锂电池来讲,无疑是一场灾难。

除了温度之外,碰撞挤压对于锂电池来说也是无法承受的。我们知道大部分汽车蓄电池都被布置在了汽车发动机舱,而如果车辆配备的锂电池万一发生交通事故,锂电池受到挤压,结果很可能是起火或爆炸,带来二次伤害,甚至还会成为伤害车内成员的元凶。

其次,性能与成本。

一般来讲锂电池的性能是比较出众的,这里为什么还会讨论它的性能呢?事情远没那么简单,我们来简单算一笔账。

锂电池在低温下的放电效率是非常低的,因此如果要启动车辆,就需要平时5倍以上的电池组同时供电,我们以小型车常用的40安时的电瓶计算,行业中的引领品牌松下三星18650型电池的容量可以达到2900毫安时,并联14节左右才能达到40安时的容量;

另一方面,如要提升电压到启动电池那么高,起码要再串联4组,即14*4=56节,我们以一节高容量电池20元计算,锂电池需要花费1120元,这个费用相对于三四百元的铅酸电池来讲,高出不少。

还有,汽车启动时电瓶需要以100安时以上的电流放电,因而电池起码要满足5C(5倍率放电)才可以,这一点铅酸电池可以轻松做到,锂电池则不同,大电流会直接影响锂电池的寿命,增加使用成本。

返修率方面,由于目前锂电池的生产和应用只有20多年的历史,在部分设计和工艺方面还存在着改进空间,因此也造成了国内不少中小厂商生产的锂电池返修率居高不下的情况;铅酸电池则经过百年的发展,技术相对成熟稳定,使用更放心。

还有一点,锂电池不能在功放的同时接受电能的补充,一旦对功放的锂电池进行电能补充,很可能会自燃或爆炸,这一点也极大限制了它在汽车上的使用。

写在最后:

国内新能源汽车近几年的发展如火如荼,电池领域也发展神速,动力电池方面,锂电池(镍钴锰酸锂电池等)凭借着绿色环保、能量密度高、重量轻等诸多优势被不少厂商引入到了新能源车上,然而锂电池的安全、性能与成本等方面的局限性,决定了其目前还难以应用在燃油车蓄电池方面,期待工程师们对其进一步改进,可以扬长避短,最大限度地发挥锂电池的优势。

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汽车电瓶为什么不能用锂电池代替呢?其实成本只是一部分原因

作为储能电池,锂电池优势非常大。如果对比传统的铅酸电池,锂电池这两点就可以秒杀铅酸电池:

1:充放电电流大

2:能量密度高

首先说充放电电流,最典型的例子就是充电宝启动汽车。巴掌大的充电宝启动一辆2.0排量的汽车,而充电宝内部的锂电池容量只有5ah左右,与摩托车电瓶容量相当。同样容量的铅酸电池拿去启动汽车是不可能的,摩托车电瓶启动汽车就像说笑话一样。这就是锂电池放电电流大的一个表现,高倍率锂电池放电电流可以达到50C,也就是自身容量的50倍。因此一块5ah的高倍率锂电池最大放电电流可以达到250A,这点是铅酸电池无法比拟的。

能量密度更容易理解一些,同样重量下能量密度高的电池储存的能量更高一些。例如铅酸电池能量密度在40wh/kg左右,而锂电池能量密度已经超过150wh/kg,而且能量密度还在不断增加。也就是说同样容量的电池,铅酸电池要比锂电池重3-4倍。汽车电池重量在30kg左右,如果用锂电池那么重量只有10kg左右甚至更低。

既然锂电池优点这么多,为什么不能代替汽车的启动电瓶呢?其实锂电池缺点也同样多,除了价格高的原因之外锂电池还有两个缺点:

1外力作用下锂电池容易爆燃

2对充放电要求高

首先对于三元锂电池来说,遭遇物理破坏后会迅速燃烧。例如某新能源汽车底盘剐蹭导致电池受损,或者事故导致电池受损后电池组会迅速起火燃烧,施救特别难。生活中最常见的例子就是手机电池,一些软包电池在更换过程中如果被镊子扎透,那么瞬间就会燃烧起来,直接化为灰烬。

其次就是锂电池需要良好的伺服电路,充电放电要求远远比铅酸电池高。如果保护电路出错,出故障,轻者电池鼓包报废,严重者电池自燃。例如电动车电池鼓包要么是过放电,要么是过充电导致的,如果充电器坏掉那么电池组轻者报废重者自燃,电动车自燃的例子非常多。

理论上锂电池完全可以取代铅酸电池用在汽车上,锂电池缺点也可以通过技术手段弥补。因此只有一部分豪车用锂电池替代铅酸电池,大部分平民车型原厂是不会配备锂电池的。

锂电池用在汽车上做启动电瓶,那么首先就要解决充放电问题。汽车的铅酸电池完全是一个粗人,吃粗粮即可。只要充电电压不超过14.5V就可以,因此发电机内置的电压调节器就可以搞定。

但是锂电池充电时不仅需要控制电压还要控制电流,锂电池充电要恒压限流才可以,充电电压精确到0.1V,而充电电流也不能像铅酸电池那样波动过大,因此不仅电池需要复杂的保护板,而汽车充电系统也需要做出改动。

这样一来不仅仅是成本增加,充电电路也要改变。复杂的电路远远不如用铅酸电池简单使用,越是复杂的电路其稳定性也越差。而汽车这东西稳定性同样很重要,尤其一些平民车型,比如某些神车一车传三代……。对于平民车型来说,稳定性高,小毛病少,不坏才是硬道理,毕竟是用来代步的工具车。而一些豪车追求就不一样了,不仅豪华体验需要更复杂的设计,操控动力也需要更多的技术应用。因此豪车稳定性往往比平民车型差一些,小毛病多一些,但是豪车车主也不会去在乎这些。

因此目前只有豪车才配备了锂电池,例如路虎、宝马、沃尔沃等新款车型都配备了锂电池。但是这种锂电池长期停放亏电后很容易进入保护状态,普通的锂电池进入保护状态时只需要外接电源激活一下就可以解除保护。但是汽车用的锂电池保护电路则复杂了很多:

锂电池进入休眠状态后需要用专用电脑重刷数据才能解除保护毕竟麻烦,4s店都无法搞定只能交给专业人员或者返厂维修。

可以看到锂电池代替铅酸电池对于传统燃油车来讲意义并不大。锂电池的优势在燃油车上体现不出来,毕竟燃油车不需要大容量电池,而启动电流也是够用就好,铅酸电池完全可以满足燃油车对电池的要求,用上锂电池不仅会增加成本最主要的是稳定性会降低远远不如铅酸电池省心。而豪车用锂电池,不仅可以减重20kg,而且还会提升高端属性,毕竟锂电池要比铅酸电池贵很多!

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