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铅酸电池之所以在启动电源领域占据统治地位而不被锂电池取代,自有其原因:
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,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。
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