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为什么汽车启动电瓶不用锂电池呢?

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汽车启动电瓶不用锂电池?这事儿说起来挺有意思的,虽然锂电池在很多地方都大放异彩,比如手机、电动汽车,但要说让它直接替换掉我们现在汽车里那个“老伙计”——铅酸蓄电池,那可不是那么简单的事儿。这里面门道不少,我跟你好好聊聊。

首先,我们得知道,汽车启动电瓶最核心的任务是什么?它得在发动机没转动之前,提供一股子猛劲儿,把启动机咬住,让曲轴转起来,发动机才能轰隆隆地活过来。这股“猛劲儿”,用行话讲就是强大的冷启动电流(CCA)。铅酸蓄电池,尤其是那种设计用来启动汽车的型号,天生就擅长在短时间内爆发巨大的电流,而且价格相对便宜,这几十年来一直稳坐钓鱼台。

那锂电池呢?锂电池种类繁多,我们平时说的“锂电池”其实是个大家族。比如电动汽车里用的就是磷酸铁锂(LFP)或者三元锂(NCM)这些。它们能量密度高,寿命长,重量轻,听起来都很美。但是,要让它们胜任启动的任务,挑战可不小。

成本是第一个绕不开的问题。
你知道吗,一块汽车启动用的铅酸蓄电池,就算是大排量车型的,出厂价也就几百块钱吧?即便是高品质的,通常也不会超过一千块。但如果按照电动汽车的标准来制造一块能提供相同冷启动电流的锂电池,成本可能会翻个几倍甚至更多。想想看,汽车厂商一年要生产多少辆车?如果启动电瓶成本一下子高这么多,整车的价格就得上去一大截,这在竞争激烈的汽车市场里可是要命的。老百姓买车,可不是只看性能,价格也是重要考量。

高低温性能和安全性,是第二个大坎儿。
锂电池对温度可敏感了。尤其是在寒冷的环境下,锂电池的性能会打折扣,输出电流的能力会下降,甚至充不满电。而汽车启动电瓶可是要面对零下几十度的严寒,或者动辄几十度的酷暑的。在极寒天气下,如果一块锂电池无法提供足够的启动电流,那车就真的趴窝了。虽然现在的锂电池技术一直在进步,低温性能有所改善,但要达到铅酸蓄电池那样在极端低温下依然能稳定发挥的能力,还有待时日。

更关键的是安全性。锂电池如果管理不好,比如过充、过放、短路或者受到物理损伤,有起火甚至爆炸的风险。虽然电动汽车上都有精密的电池管理系统(BMS)来保障安全,但汽车启动电瓶的工作环境可比电动汽车要粗放得多。它要承受发动机的震动、颠簸,还要连接各种电器,如果出了点小问题导致过充或者短路,后果不堪设想。铅酸蓄电池虽然也有风险(比如漏酸),但其化学性质和结构相对稳定,对付这些情况的能力更强,也更容易设计出足够鲁棒(robust)的保护机制。

再说说工作机制的差异。
铅酸蓄电池是一种铅极板浸泡在硫酸电解液里的“湿电池”。它的化学反应是可逆的,而且在高倍率放电时表现很好。它内部的结构设计,就是为了承受这种瞬间大电流的冲击。

而锂电池,尤其是我们熟悉的锂离子电池,其内部结构和工作原理与铅酸蓄电池有本质区别。它们通常需要更精密的电压和电流控制,以确保电池的寿命和安全。即使是为启动设计的锂电池(比如磷酸铁锂),它在设计和材料上也会有所取舍,更侧重于能量密度和循环寿命,而不是像铅酸电池那样“爆发力”优先。

还有,启动电瓶需要长寿命和可靠性,但不是无限的循环寿命。
汽车启动电瓶的使用场景是“启动一下,然后被发电机充电”,它可能一天就启动一两次,大部分时间是处于静止状态或者被充电状态。它的“寿命”更多体现在年份和在恶劣环境下的可靠性上,而不是像手机电池那样每天数百次的充放电循环。铅酸蓄电池在这种“间歇性高强度放电、长间歇期充电”的模式下,表现得相当不错,而且它的化学反应即使闲置一段时间,也不会像某些锂电池那样“衰减”得那么快。

最后,还有配套设施的考虑。
汽车的整个电气系统,包括发电机、电压调节器等,都是围绕着铅酸蓄电池的特性来设计的。如果换成锂电池,这些配套的充电和管理系统都需要重新设计和验证,这又是一笔不小的投入。

当然,这也不是说锂电池就完全不能用于汽车启动。现在市面上已经有一些副厂或者改装用的锂电池(通常是磷酸铁锂的改装版),它们确实更轻便,体积更小。但它们往往价格不菲,而且在极寒环境下的表现仍然是很多用户担心的问题,有些还需要额外的启动控制模块。

总而言之,铅酸蓄电池之所以能长期占据汽车启动电瓶的市场,是因为它在成本、可靠性、低温性能、安全性和与现有汽车电气系统兼容性这几个关键点上,找到了一个非常好的平衡点,尤其是在提供瞬间大电流这一点上,它性价比极高。锂电池虽然在能量密度、重量等方面优势明显,但在汽车启动这个特定的应用场景下,要把这些优势转化为对消费者来说更具吸引力的实际价值,还需要在成本、安全和极端环境适应性上继续攻克难关。

网友意见

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一方面是成本,另一方面是即使不计成本用锂电池当起动机电源也没比用铅酸有什么本质提高。

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