汽车电瓶为何不用锂电池?

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这是一个非常好的问题!虽然电动汽车已经普遍使用锂电池,但传统的汽车启动电瓶(也叫铅酸蓄电池)依然在绝大多数燃油车上占据主导地位,这并不是因为技术落后,而是由汽车启动电瓶的特殊工作需求、成本、安全性和技术路径共同决定的。

汽车电瓶为什么不用锂电池
(图片来源网络,侵删)

汽车启动电瓶的核心任务是“瞬间爆发出巨大电流”,而不是“长时间供电”。 锂电池虽然能量密度高,但在“瞬间大电流爆发”和“极端成本控制”这两个方面,并不适合作为启动电瓶。

下面我们从几个核心维度来详细对比,你就会明白为什么了。


核心功能与工作模式不同

  • 汽车启动电瓶 (铅酸电池):

    • 工作模式: “瞬间大电流放电,长期小电流充电”。
    • 核心任务: 在你拧动钥匙或按下启动按钮的瞬间,在0.5-2秒内,提供高达几百安培(A)的强大电流,驱动启动机转动,从而点燃发动机,启动后,发动机的发电机就会开始工作,为全车电子设备供电,并为电瓶进行小电流的浮充电。
    • 特点: 它是一个“力量型”选手,追求的是峰值电流
  • 动力电池 (锂电池):

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    (图片来源网络,侵删)
    • 工作模式: “持续稳定地输出和输入能量”。
    • 核心任务: 为电动汽车提供平稳、持久的动力,驱动电机长时间工作,它需要持续输出几十甚至上百千瓦的功率,并在刹车时回收能量进行充电。
    • 特点: 它是一个“耐力型”选手,追求的是能量密度(Wh/kg,即单位重量的电量)和功率密度

一个形象的比喻:

  • 铅酸启动电瓶 就像一个 举重运动员,虽然他跑不快也跑不远,但能瞬间爆发出巨大的力量举起杠铃。
  • 锂电池 就像一个 马拉松运动员,他不能瞬间爆发出举重运动员那样的力量,但可以长时间、稳定地输出能量跑到终点。

锂电池的能量密度高,意味着同样重量的电池能存更多电,这对于需要长续航的电动汽车至关重要,但对于只需要“举一下”就完事的启动电瓶来说,这个优势用不上。


成本与经济性

  • 铅酸电池: 技术非常成熟,原材料(铅、硫酸)成本低廉,制造工艺简单,一个普通的铅酸启动电瓶价格通常在 300-800元 人民币之间。
  • 锂电池: 尤其是磷酸铁锂或三元锂,原材料(锂、钴、镍等)和复杂的制造工艺使其成本远高于铅酸电池,一个同样启动能力的锂电池组,价格可能是铅酸电池的 5-10倍甚至更高

对于汽车制造商来说,每年数千万辆的产量,每辆车节省几百到上千元的成本,就是一笔巨大的利润,在性能满足的前提下,成本是选择铅酸电池的最重要原因之一。


安全性与可靠性

  • 铅酸电池:

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    (图片来源网络,侵删)
    • 极其稳定: 内部是硫酸水溶液,几乎没有起火或爆炸的风险,即使外壳破裂,也只是漏出腐蚀性的液体,相对可控。
    • 宽泛的工作温度: 能在-30°C到60°C甚至更宽的温度范围内正常工作,对温度不敏感。
    • 过充过放耐受性好: 简单的充电器就能满足需求,偶尔的过充或过放也不会立刻导致电池报废。
  • 锂电池:

    • 有热失控风险: 如果电池管理系统出现故障、受到剧烈撞击或内部短路,锂电池容易发生“热失控”,引发起火甚至爆炸,虽然现代BMS和安全设计已经很完善,但风险客观存在。
    • 怕低温: 在低温环境下,锂电池的内阻会增大,放电能力会显著下降,甚至无法启动车辆,汽车发动机舱在冬天温度很低,这对锂电池是极大的挑战。
    • 需要复杂的电池管理系统: 锂电池必须配备精密的BMS来监控每一颗电芯的电压、温度,防止过充、过放、过流和短路,这增加了系统的复杂性和成本。

汽车启动电瓶的工作环境非常恶劣(高温、振动、低温),对安全性和可靠性要求极高,铅酸电池在这方面表现出的“皮实耐用”是锂电池目前难以比拟的。


技术路径与产业链

  • 铅酸电池: 自1859年发明以来,已经有超过160年的历史,整个产业链(原材料、回收、制造、维修)都极其成熟和完善,全球有无数的铅酸电池回收厂,铅的回收率高达95%以上,形成了完美的闭环,非常环保。
  • 锂电池: 虽然发展迅速,但完整的回收和再利用体系仍在建设中,锂电池的回收处理比铅酸电池更复杂、成本更高。

成熟的技术和完善的产业链,使得铅酸电池在维修、更换和环保处理上都具有巨大的优势。


为什么有些高端车开始用锂电池了?

尽管有以上种种原因,但近年来一些豪华品牌(如保时捷、奔驰、宝马等)在其高性能或混动车型上,已经开始使用锂电池作为启动电瓶(通常称为“AGM/EFB电池的升级版”或“48V轻混系统的一部分”)。

这主要是因为这些车型有新的需求:

  1. 需求升级: 除了启动发动机,还需要为车载娱乐系统、电动涡轮、空气悬挂等更多电子设备供电,对电瓶的持续供电能力要求更高。
  2. 能量回收: 在刹车时,可以回收一部分能量为锂电池充电,提高能量利用效率。
  3. 减重: 锂电池比铅酸电池轻很多,对于追求极致轻量化的高端车来说,减重就意味着更好的操控和燃油经济性。
  4. 成本可接受: 对于售价几十万甚至上百万的豪车来说,几千元的电瓶成本占比很小。
特性 汽车启动电瓶 (铅酸) 锂电池
核心任务 瞬间大电流放电 (启动) 持续稳定供电 (驱动) 需求不同,铅酸更适合启动
成本 极低 (¥300-800) 极高 (可能是铅酸5-10倍) 成本是决定性因素
安全性 极高 (稳定、不易燃) 相对较低 (有热失控风险) 铅酸在恶劣环境下更可靠
低温性能 (低温下性能衰减严重) 铅酸适应更广的环境
能量密度 锂电池的优势,但对启动电瓶无用
技术成熟度 极高 (160年历史) 较新 铅酸产业链完善,维护方便

汽车电瓶不用锂电池,根本不是技术上的“落后”,而是 “工具用对了地方”,铅酸电池在“瞬间大电流爆发”和“极致成本控制”这两个特定任务上,是目前综合性价比最高的选择,而锂电池则凭借其高能量密度的优势,在需要“持续供电”的领域大放异彩,成为了电动汽车的动力心脏。

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