詳解：為何汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源的鋰電池難以取代汽車鉛蓄電池

眾所周知，汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源自研發(fā)上市以來(lái)，就成為了受到廣大車主青睞的一款便捷式應(yīng)急小工具，其內(nèi)置的電池為鋰電池。鋰電池相較傳統(tǒng)的鉛蓄電池有著體積小、重量輕、充放電性能好、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在我們常用的3C數(shù)碼產(chǎn)品大多都是用的是鋰電池，鋰電池給我們生活帶來(lái)了極大的方便。那么為何汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源可以啟動(dòng)汽車，其內(nèi)置的鋰電池卻難以取代汽車鉛蓄電池呢？且聽昂佳君來(lái)為大家分析分析：

目前鋰離子電池主要應(yīng)用在手機(jī)、平板電腦、筆記本等3C類電子產(chǎn)品領(lǐng)域，在已經(jīng)商業(yè)化的電池中是屬于能量密度最高的，但是卻仍不能滿足人們的需求，為什么？總結(jié)起來(lái)就是一句話，有限的空間內(nèi)塞不進(jìn)去更大的電芯。鋰離子電池自1990年索尼公司商業(yè)化以來(lái)，雖然在制造工藝和研發(fā)新材料方面不斷進(jìn)步，但是其反應(yīng)機(jī)理和商業(yè)化的正負(fù)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(duì)于電子產(chǎn)品遵從摩爾定律的升級(jí)速度來(lái)說(shuō)顯然跟不上腳步，但是人們對(duì)3C產(chǎn)品的體積、重量又有著嚴(yán)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，其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，但為了節(jié)省掉那一點(diǎn)點(diǎn)空間而更改全套的供電和用電系統(tǒng)，這顯然是一個(gè)費(fèi)事耗力的事情，需要一系列的用電零部件配合；從成本上來(lái)說(shuō)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(diǎn)空間相對(duì)整個(gè)汽車來(lái)說(shuō)并不是多大的事情。所以從需求程度上來(lái)說(shuō)，汽車廠商對(duì)啟動(dòng)電源更換為鋰離子電池的意愿并不強(qiáng)烈。

盡管大家都公認(rèn)鋰離子電池有“一統(tǒng)江湖”的趨勢(shì)，但是至少在兩個(gè)方面它是弱于鉛酸電池的，而這兩點(diǎn)在汽車啟動(dòng)電源上更是招招致命：低溫性能和大電流性能。

首先說(shuō)低溫性能，鉛酸電池在低溫下的放電性能其實(shí)還是很不錯(cuò)的，在-10℃的溫度下以10C倍率放電時(shí)，10V以上的電壓保持時(shí)間能夠大于90s，這足以應(yīng)付中國(guó)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一些，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(huì)急劇衰減，在東北和西北地區(qū)很難實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用，或者說(shuō)距離實(shí)際應(yīng)用還有很遠(yuǎn)的路要走。

其次是大電流特性，汽車在啟動(dòng)時(shí)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(fù)極材料石墨和鈷酸鋰而言，二者都不屬于高功率型的負(fù)極材料，在高倍率下性能急劇下降；而當(dāng)前研究比較成熟的高功率型負(fù)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(huì)導(dǎo)致電池性能的快速衰減，還有可能帶來(lái)安全隱患。

汽車啟動(dòng)電源使用在汽車上大都是固定在發(fā)動(dòng)機(jī)艙的位置，且具有較高的密閉性，因此安全性對(duì)汽車來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，幾百安的電流瞬間釋放出來(lái)所帶來(lái)的熱量和潛在危險(xiǎn)不言而喻。

鉛酸電池的安全性在目前的電池系統(tǒng)里屬于極高的等級(jí)。首先，大電流性能優(yōu)異意味著電池不容易發(fā)生意外；其次，即便發(fā)生意外，正負(fù)極材料都是鉛的化合物，而電解液還是硫酸溶液，三者都不易燃，只能是導(dǎo)致周圍的零部件燃燒。

而鋰離子電池的負(fù)極材料是石墨，碳材料的一種，易燃性就不需要多說(shuō)了。電解液是酯類溶劑和鋰鹽，酯類溶劑不僅易燃而且還有極強(qiáng)的揮發(fā)性（實(shí)驗(yàn)室開關(guān)手套箱所帶來(lái)的芳香氣味大都拜它所賜），一旦大量放熱或者在汽車碰撞時(shí)容易發(fā)生燃燒甚至爆炸，將事故推高一個(gè)等級(jí)，后果不堪設(shè)想。同時(shí)，還有一個(gè)重要的因素不可忽略，鋰離子電池在大電流放電時(shí)容易在負(fù)極形成鋰枝晶，刺穿隔膜導(dǎo)致電池內(nèi)部短路進(jìn)而爆炸，這在鋰電界是一個(gè)共識(shí)。其實(shí)其他的問題還有很多，比如電池長(zhǎng)期處于高荷電態(tài)（SOC）下帶來(lái)的電極材料穩(wěn)定性等也是一個(gè)較大的問題，目前關(guān)于其研究還不多，許多機(jī)理還不清楚，等等，鋰離子電池的安全性問題太多了，在這里就不一一說(shuō)明了。

在成本上看，鉛酸電池的成本毫無(wú)疑問是最低的，無(wú)論是電極材料，電解液還是裝配環(huán)境要求等都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋰離子電池。

就電極材料而言，鋰離子電池電極材料大都需要復(fù)雜的工藝制備，且要經(jīng)過一個(gè)高溫?zé)崽幚磉^程（石墨化溫度大于2000度，正極材料也大都需要七八百度），成本大都在15-20w/噸以上，石墨可能會(huì)低一些；鉛酸電池使用的氧化鉛和硫酸鉛相對(duì)來(lái)說(shuō)成本會(huì)低很多。電解液的話鋰離子電池使用多個(gè)酯類溶劑價(jià)格較高，而且對(duì)含水量有嚴(yán)格的要求，大都在幾十個(gè)ppm以內(nèi)，電解質(zhì)鹽六氟磷酸鋰不僅貴而且還容易分解，造成危險(xiǎn)，分解產(chǎn)物之一就是恐怖的HF，百度一下即可知道它的危害！而鉛酸電池則是硫酸溶液，這個(gè)就不需要多說(shuō)了吧。

目前社會(huì)上的呼聲大都說(shuō)鉛酸電池污染環(huán)境，鋰離子電池對(duì)環(huán)境友好等，其實(shí)這是一個(gè)很大的誤區(qū)，之前由于南方小鉛酸電池廠太多不注意環(huán)保而大肆排放，而且加上國(guó)家想要縮減鉛酸電池的規(guī)模，大力發(fā)展新能源，因此媒體的論調(diào)也有較強(qiáng)的針對(duì)性，實(shí)際并非如此。

目前鉛酸電池相對(duì)于鋰離子電池而言做得最好的部分就是回收機(jī)制?，F(xiàn)在鉛酸電池主要應(yīng)用在電動(dòng)車和啟動(dòng)電源領(lǐng)域，這兩個(gè)領(lǐng)域都有很強(qiáng)的針對(duì)性，那就是用戶在換電池時(shí)都回到專門的店里去更換，為什么？可以把舊電池折成錢買新的啊！根據(jù)我的觀察，廣大的縣城鄉(xiāng)鎮(zhèn)電動(dòng)車主基本都有這樣的意識(shí)，汽車更不必說(shuō)。這些廢舊的電池基本都會(huì)再回到專門的鉛板回收工廠進(jìn)行二次處理重新制備電極材料。

鋰離子電池卻沒有專門的機(jī)構(gòu)回收，原因如下：第一，鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域太廣，這就決定了他的回收難度；第二，鋰離子電池大都是小型的，平常大家手機(jī)或者mp3等不用了大都是直接扔了或者賣了，這些電池最后基本都躺在了垃圾桶里面，雖然鋰離子電池里面重金屬較少，只有正極材料含有鈷金屬，但是扛不住全世界這么大的用戶體量啊，長(zhǎng)期來(lái)看，這還是個(gè)問題。

所以總的來(lái)看鉛酸電池只要在制造過程中注意好相關(guān)的環(huán)保措施是沒有問題的，因?yàn)樵谑褂弥卸际敲芊饷饩S護(hù)的，最終又會(huì)有相對(duì)應(yīng)的回收機(jī)制。

其實(shí)鉛酸電池絕對(duì)算是化學(xué)電源界的一顆常青樹，誕生至今已經(jīng)有一百多年了，雖然近年來(lái)一直有人說(shuō)要用鋰離子電池來(lái)取代，但是個(gè)人覺得在一些領(lǐng)域暫時(shí)是根本無(wú)法取代的，至少三五十年內(nèi)是不可能的。鋰電池還是比較適合例如汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源這種小型的3C產(chǎn)品中，未來(lái)鋰離子電池還有很長(zhǎng)的路要走。