为什么汽车使用铅酸蓄电池作为启动电源？

为什么汽车使用铅酸蓄电池作为启动电源？

1、需求

 

　　目前锂离子电池主要应用在手机、平板电脑等3C类电子产品领域，在已经商业化的电池中具备最高的能量密度，但是仍然不能满足人们的需求，为什么？归结起来一句话，有限的空间内塞不进去更大的电芯。锂离子电池自1990年索尼公司商业化以来虽然在制造工艺和研发新材料方面不断进步，但是其反应机理和商业化的正负极材料（石墨和钴酸锂）基本没有发生本质的变化。所以相对于电子产品遵从摩尔定律的升级速度来说显然跟不上脚步，但是人们对3C产品的体积、重量又有着严格的要求，所以能够提供给电池的空间有限，故只能在续航上做出让步；

　　但是汽车则不同，他能够提供足够大的电池存放空间，虽然锂离子电池具有较高的能量密度，但是为了节省掉那一点点空间而更改全套的供电和用电系统，如所言，这显然是一个费事耗力的事情，需要一系列的用电零部件配合；从成本上来说不划算，在空间成本和相关配套元件的更改成本选择上，汽车厂商更愿意选择前者，毕竟这么点空间相对整个汽车来说并不是多大的事情。

 

　　所以从需求程度上来说，厂商对启动电源更换为锂离子电池的意愿并不强烈。

 

　　2、性能

 

　　尽管大家都公认锂离子电池有一统江湖的趋势，但是至少在两个方面他是弱于铅酸蓄电池的，而这两点在汽车启动电源上更是招招致命：低温性能和大电流性能。

 

　　首先说低温性能，铅酸蓄电池在低温下的放电性能其实还是很不错的，在-10℃的温度下以10C倍率放电时，10V以上的电压保持时间能够大于90s，这足以应付中国绝大多数地区的恶劣环境；而锂离子电池的低温性能要差上许多，尤其是呼声最高的LiFePO4（磷酸铁锂）材料，其低温下的放电性能将会急剧衰减，在东北和西北地区很难实现实际应用，或者说距离实际应用还有很远的路要走。

 

　　其次是大电流特性，汽车在启动时的瞬间电流大都在200A以上，豪华轿车可能更高。就目前的锂离子电池正负极材料石墨和钴酸锂而言，二者都不属于高功率型的负极材料，在高倍率下性能急剧下降；而当前研究比较成熟的高功率型负极材料Li4Ti5O12（钛酸锂）和正极材料LiFePO4，他们自身又存在很大的硬伤，前者是胀气，后者则是批次性和低温性能差，二者都会导致电池性能的快速衰减，还有可能带来安全隐患。

 

　　3、安全性

 

　　启动电源使用在汽车上大都是固定在发动机舱的位置，且具有较高的密闭性，因此安全性对汽车来说至关重要，几百安的电流瞬间释放出来所带来的热量和潜在危险不言而喻。

 

　　铅酸蓄电池的安全性在目前的电池系统里属于极高的等级，首先，大电流性能优异意味着电池不容易发生意外；其次，即便发生意外，正负极材料都是铅的化合物，而电解液还是硫酸溶液，三者都不易燃，只能是导致周围的零部件燃烧。

 

　　而锂离子电池的负极材料是石墨，碳材料的一种，易燃性就不需要多说了。电解液是酯类溶剂和锂盐，酯类溶剂不仅易燃而且还有极强的挥发性（实验室开关手套箱所带来的芳香气味大都拜它所赐），一旦大量放热或者在汽车碰撞时容易发生燃烧甚至爆炸，将事故推高一个等级，后果不堪设想。同时，还有一个重要的因素不可忽略，锂离子电池在大电流放电时容易在负极形成锂枝晶，刺穿隔膜导致电池内部短路进而爆炸，这在锂电界是一个共识。其实其他的问题还有很多，比如电池长期处于高荷电态（SOC）下带来的电极材料稳定性等也是一个较大的问题，目前关于其研究还不多，许多机理还不清楚，等等，锂离子电池的安全性问题太多了，在这里就不一一说明了。

 

　　4、成本

 

　　在成本上看，铅酸蓄电池的成本毫无疑问是最低的，无论是电极材料，电解液还是装配环境要求等都远远低于锂离子电池。

 

　　就电极材料而言，锂离子电池电极材料大都需要复杂的工艺制备，且要经过一个高温热处理过程（石墨化温度大于2000度，正极材料也大都需要七八百度），成本大都在15-20w/吨以上，石墨可能会低一些；铅酸蓄电池使用的氧化铅和硫酸铅相对来说成本会低很多。电解液的话锂离子电池使用多个酯类溶剂价格较高，而且对含水量有严格的要求，大都在几十个ppm以内，电解质盐六氟磷酸锂不仅贵而且还容易分解，造成危险，分解产物之一就是恐怖的HF，百度一下即可知道它的危害！而铅酸蓄电池则是硫酸溶液，这个就不需要多说了吧。

 

　　5、环境

 

　　目前社会上的呼声大都说铅酸蓄电池污染环境，锂离子电池对环境友好等，其实这是一个很大的误区，之前由于南方小铅酸蓄电池厂太多不注意环保而大肆排放，而且加上国家想要缩减铅酸蓄电池的规模，大力发展新能源，因此媒体的论调也有较强的针对性，实际并非如此。