為什么電池的進步跟不上設(shè)備的續(xù)航要求?哪些方面制約了電池發(fā)展?
鉛酸電池之所以在啟動電源領(lǐng)域占據(jù)統(tǒng)治地位而不被鋰離子電池取代,自有其原因:
1需求
目前鋰離子電池主要應用在手機、平板電腦等3C類電子產(chǎn)品領(lǐng)域,在已經(jīng)商業(yè)化的電池中具備最高的能量密度,但是仍然不能滿足人們的需求,為什么?歸結(jié)起來一句話,有限的空間內(nèi)塞不進去更大的電芯。鋰離子電池自1990年索尼公司商業(yè)化以來雖然在制造工藝和研發(fā)新材料方面不斷進步,但是其反應機理和商業(yè)化的正負極材料(石墨和鈷酸鋰)基本沒有發(fā)生本質(zhì)的變化。所以相對于電子產(chǎn)品遵從摩爾定律的升級速度來說顯然跟不上腳步,但是人們對3C產(chǎn)品的體積、重量又有著嚴格的要求,所以能夠提供給電池的空間有限,故只能在續(xù)航上做出讓步;
但是汽車則不同,他能夠提供足夠大的電池存放空間,雖然鋰離子電池具有較高的能量密度,但是為了節(jié)省掉那一點點空間而更改全套的供電和用電系統(tǒng),如@梁睿智所言,這顯然是一個費事耗力的事情,需要一系列的用電零部件配合;從成本上來說不劃算,在空間成本和相關(guān)配套元件的更改成本選擇上,汽車廠商更愿意選擇前者,畢竟這么點空間相對整個汽車來說并不是多大的事情。
所以從需求程度上來說,廠商對啟動電源更換為鋰離子電池的意愿并不強烈。
2性能
盡管大家都公認鋰離子電池有一統(tǒng)江湖的趨勢,但是至少在兩個方面他是弱于鉛酸電池的,而這兩點在汽車啟動電源上更是招招致命:低溫性能和大電流性能。
首先說低溫性能,鉛酸電池在低溫下的放電性能其實還是很不錯的,在-10℃的溫度下以10C倍率放電時,10V以上的電壓保持時間能夠大于90s,這足以應付中國絕大多數(shù)地區(qū)的惡劣環(huán)境;而鋰離子電池的低溫性能要差上許多,尤其是呼聲最高的LiFePO4(磷酸鐵鋰)材料,其低溫下的放電性能將會急劇衰減,在東北和西北地區(qū)很難實現(xiàn)實際應用,或者說距離實際應用還有很遠的路要走。
其次是大電流特性,汽車在啟動時的瞬間電流大都在200A以上,豪華轎車可能更高。就目前的鋰離子電池正負極材料石墨和鈷酸鋰而言,二者都不屬于高功率型的負極材料,在高倍率下性能急劇下降;而當前研究比較成熟的高功率型負極材料Li4Ti5O12(鈦酸鋰)和正極材料LiFePO4,他們自身又存在很大的硬傷,前者是脹氣,后者則是批次性和低溫性能差,二者都會導致電池性能的快速衰減,還有可能帶來安全隱患。
















