為什么啟動(dòng)電池還未進(jìn)入“鉛改鋰”浪潮，采用寬溫高倍率磷酸鐵鋰電池?

啟動(dòng)電池又稱起動(dòng)型蓄電池，啟動(dòng)電池是一種專門用于摩擦車、車輛、船舶、燃油機(jī)和飛機(jī)起動(dòng)、點(diǎn)火和照明的供電電源。目前廣泛使用的是鉛酸蓄電池，其發(fā)展歷史已超百年，具有技術(shù)成熟可靠、資源豐富、安全穩(wěn)定等特點(diǎn)，電池組額定電壓一般為12V或24V，額定容量涵蓋36～210Ah，比能量為35～45Wh/kg(按20h放電率能量計(jì))。據(jù)工信部統(tǒng)計(jì)，2021年中國鉛酸蓄電池產(chǎn)量約為23200萬kVAh，預(yù)計(jì)到2025年國內(nèi)鉛蓄電池產(chǎn)量將達(dá)25000萬kVAh。其中起動(dòng)型鉛酸蓄電池占比最大，可達(dá)總產(chǎn)量的45%以上，預(yù)計(jì)2025年國內(nèi)汽車起動(dòng)電池市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到330億元，年復(fù)合增長率約5%;而全球起動(dòng)電池市場(chǎng)空間有望超1500億元，年復(fù)合增長率約2%。

在起動(dòng)用鉛酸蓄電池領(lǐng)域，已建立了較為完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，包括國標(biāo)和國軍標(biāo)，如GB/T5008.1-2013《起動(dòng)用鉛酸蓄電池第1部分：技術(shù)條件和試驗(yàn)方法》、 GB/T 5008.2-2013《起動(dòng)用鉛酸蓄電池 第2部分：產(chǎn)品品種規(guī)格和端子尺寸、標(biāo)記》、 GJB516C-2020《軍用汽車鉛酸蓄電池規(guī)范》等。

綜合分析看，起動(dòng)電池核心關(guān)鍵性能指標(biāo)包括寬溫域下的大電流放電性能、循環(huán)壽命和安全性能等。

相較于儲(chǔ)能領(lǐng)域的“鉛改鋰”浪潮，起動(dòng)用鉛酸蓄電池還未開啟大規(guī)模鋰電替代模式，那為什么啟動(dòng)電池還未進(jìn)入“鉛改鋰”浪潮，采用寬溫高倍率磷酸鐵鋰電池呢?

01、普通磷酸鐵鋰電池的低溫大電流放電性能較差

這恰好是起動(dòng)電池的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)之一。在前文提到的GB/T5008.1-2013中，關(guān)于低溫起動(dòng)能力有兩項(xiàng)試驗(yàn)，其一是蓄電池完全充電結(jié)束24h后，放置在帶有空氣循環(huán)的低溫箱中于-18±1℃放置24h以上，取出后2min內(nèi)以Icc(A)電流放電30s，記錄放電10s和30s時(shí)的蓄電池端電壓，要求10s端電壓≥7.5V，30s端電壓≥7.2V;另一項(xiàng)是蓄電池完全充電結(jié)束24h后，放置在帶有空氣循環(huán)的低溫箱中于-29±1℃放置24h以上，取出后2min內(nèi)以Icc,L(A)電流放電30s，記錄放電10s和30s時(shí)的蓄電池端電壓，要求10s端電壓≥7.5V，30s端電壓≥7.2V。而在GJB516C-2020中，還要求蓄電池完全充電結(jié)束24h后，放置在帶有空氣循環(huán)的低溫箱中于-41±1℃放置24h以上，取出后2min內(nèi)以0.6Icc(A)電流放電30s，記錄放電10s和30s時(shí)的蓄電池端電壓，要求10s端電壓≥7.5V，30s端電壓≥7.2V。常規(guī)鋰離子電池在-18℃、-29℃、-41℃等低溫下的放電電壓過低，并不能滿足上述指標(biāo)要求，因此限制了其在起動(dòng)電池領(lǐng)域的應(yīng)用。

02、汽車給起動(dòng)電池提供較大存放空間，對(duì)能量密度的要求不嚴(yán)格

從鉛酸電池更換為鋰離子電池后，需要配合改變供電和用電系統(tǒng)的一系列零部件，再加上鋰離子電池本身制造成本就稍高于鉛酸電池，由此導(dǎo)致的成本上升使得汽車廠商將起動(dòng)電池更換為鋰離子電池的意愿并不強(qiáng)烈。然而，鉛酸電池并不是未來起動(dòng)電池的最佳選擇，其存在充電時(shí)間長、壽命短、能量密度低、低溫充電容量低、自放電大等諸多短板，“禁鉛令”的發(fā)布也宣告了其前景的終結(jié)。因此，起動(dòng)電池領(lǐng)域需要找到一種綜合性能更優(yōu)的方案。2021年9月24號(hào)，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布了關(guān)于制定《鋰離子電池12V車載低壓電源系統(tǒng)》協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的征求意見函，意見函提到汽車電動(dòng)化、智能化縱深發(fā)展，種類繁多的傳感器、芯片的加入，使原有電氣架構(gòu)日益乏力。首當(dāng)其沖地，12V鉛酸車載電源“吃電深度”加大，會(huì)進(jìn)一步縮短電池使用壽命，放大其大倍率放電性能弱、重量大等痛點(diǎn)，已不再適用于未來的電動(dòng)化、智能化汽車。

總之，國內(nèi)外車企已陸續(xù)開啟12V車載電源的鉛改鋰替代研究，可以預(yù)判寬溫高倍率磷酸鐵鋰電池成為起動(dòng)電池領(lǐng)域最有希望替代鉛酸電池的技術(shù)方案。