汽车启动电池与磷酸铁锂初相遇

  日期：2024-09-16 作者: 新闻中心

  近期，一则企业的产品新闻在行业内“荡起涟漪”——比亚迪宣布淘汰铅酸蓄电池，旗下所有车型将全面使用磷酸铁锂启动电池，郑重进入全车无铅化时代。随着环保的推进和电池技术的发展，汽车启动电池似乎也开始面临更新换代的新机遇。

  不同于动力电池，启动电池是用于开启发动机并为汽车提供短时高电流的蓄电设备。依据使用材料的不同，启动电池分为铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等。目前来看，铅酸电池牢牢占据汽车启动电池市场。

  不过，传统铅酸电池的弊端逐渐显现。欣旺达动力科技股份有限公司品牌营销总经理郑露蓉告诉《中国汽车报》记者，作为铅酸电池的重要原料，铅的质量占比达到60％以上；而铅是具有严重污染性的重金属，在生产、使用和回收环节中可能泄漏大量污染物，使得其在土壤、空气、河流甚至食物中大量积累，并通过自然循环作用和生物循环作用进入到人体，将对人类生活和健康导致非常严重危害。

  “更重要的是，对于终端用户而言，铅酸电池存在易亏电、寿命短、重量大等痛点。铅酸电池的常规使用的寿命较短，平均完整充放电达到350次就将接近常规使用的寿命。按照使用频次来看，一块铅酸电池的常规使用的寿命一般为2～3年，其更换费用为400～600元，这也增加了用车全周期的成本。另外，在车辆长期不使用的状态下，铅酸电池还容易亏电，甚至会出现无法充电的情况，从整体产品生命周期而言缺乏性价比优势。”郑露蓉介绍道。

  “行业对启动电池去铅化的需求体现了一个趋势。”中国汽车动力电池产业创新联盟副秘书长王子冬对记者表示，电动汽车上有高压锂电池组，还有起辅助作用的铅酸电池，后者可完全用锂电池替代。具体有以下几种做法：最常用的是采用12V低压磷酸铁锂电池模块替代12V铅酸电池，负责唤醒高压电池组；或者采用稳压变换器，将高压转化为12V低压输出，给车辆上需要低压的电器供电。

  据悉，不少电池厂商和整车企业都在探索去铅的替代方案。针对启动电池的去铅化，郑露蓉表示，目前市场上有许多可行的替代方案，如锂离子电池、镍氢电池、锂聚合物电池等。其中，磷酸铁锂电池替代铅酸电池优势大多分布在在以下几个方面：单位体积内的包含的能量高、循环寿命长、温度性能好、安全性更高、有利于环保等。“容量相同的磷酸铁锂电池体积约是铅酸电池的60％左右，而重量仅为后者的30％左右。同时，磷酸铁锂电池在一般的情况下循环寿命一般可以达到3000次左右，大大优于铅酸蓄电池；它的充电倍率更大，能实现高效充电；更重要的是，磷酸铁锂电池的初期采购成本虽比铅酸电池高，但从全生命周期来看具有成本优势。”她还提出，钠离子电池也是对传统铅酸电池的一种理想替代。钠离子电池除了具备安全性和资源可用性外，另一个优势就是成本。由于钠的价格远低于锂，因此钠离子电池的生产所带来的成本更低，能够说是对锂电池的重要补充。

  车夫咨询合伙人曹广平认为，汽车辅助电池用锂电池，在于其体积小、重量轻且能实现较长的常规使用的寿命，能够大大减少铅污染，加之目前锂电池价格开始下降，这也是一个重要因素。

  王子冬也和记者说，锂电池在寿命、低碳和能量密度方面有明显的优势，在安全性上比铅酸电池低一些，但在管理系统的帮助下，安全风险相对可控。目前，磷酸铁锂电池的成本、技术和兼容性方面都很成熟了。

  启动电池的磷酸铁锂替代方案，加速了整车无铅化的进程，也让业界看到了“以锂代铅”蕴藏的巨大机遇。

  据介绍，比亚迪启动电池的磷酸铁锂方案具有3000次以上的循环寿命，相当于与整车寿命相同；在设计上还为启动电池配置了电池管理系统（BMS），可实时监测电池指标并进行动态管理。在电池管理系统的有效监控下，车辆可做到长达数月的静置而不亏电，并通过产业化优势实现了系统大幅降本。目前，比亚迪已将该项有关技术成熟应用6年，完成了旗下DM全系车型的搭载，累计配装超200万辆新能源汽车。

  “比亚迪率先使用磷酸铁锂启动电池、淘汰落后的铅酸电池。这是比亚迪的一小步，也将推动中国汽车产业整车无铅化的全面变革。近4亿辆燃油车新的启动电池市场即将形成。”中关村新型电池技术创新联盟秘书长、电池百人会理事长于清教在接受记者正常采访时表示，此前，很少有企业切入启动电池市场，毕竟其单价较低；今后，在淘汰铅酸电池的趋势下，市场增量将很可观。据公安部统计，截至2023年9月底，全国机动车保有量达4.3亿辆，这在某种程度上预示着启动电池更新换代的市场规模将达约4000亿元。

  曹广平认为，比亚迪此举是一个标志性事件，其意义在于车载电池在纯市场的条件下，已达到“锂电池综合性价比接近于铅酸电池”的临界转换状态。

  “不止比亚迪，从全球发展的新趋势来看，包括欧洲、日本在内的海外企业‘以锂代铅’的步伐走得更快一些，国内万象一二三等企业也在做‘以锂代铅’。”中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙告诉记者。

  那么，此次比亚迪的率先发力，会否带动更多企业掀起整车去铅革命？在采访中，不少业内人士对记者表示，磷酸铁锂电池作为启动电池更多出现在高端车型上，今后成本将是其进一步应用的重要关卡。

  “目前，部分海外高端车型会选择锂电池作为启动电池，毕竟高端车的总体售价较高，启动电池的占比相比来说较低。此外，比亚迪本身就生产锂电池，推动12V锂电池作为启动电源水到渠成。其他车企或电池企业出于对成本的敏感性，估计短时间内对此是比较谨慎。不过，一旦锂电池的成本能一下子就下降，可能会出现更多车企出于环保和降本的考量进行推广。”刘彦龙表示，汽车市场的发展存在“以锂代铅”的需求，但缺乏全面的推动因素；并且，铅酸电池成本低、回收价值也高，从这个方面来说，它依然还将占据一部分市场。

  在郑露蓉看来，车载电池“以锂代铅”已成趋势，但进程或许会较为缓慢。由于锂离子电池在安全性及回收再利用方面仍有提升空间，全面替代铅酸电池尚需时日。

  “目前来看，汽车辅助电池锂电化处在全面推广的‘前夜’。后续有没有车企跟进，还要看铅、锂两类电池的综合性价比走势。”曹广平认为。

  “长期来看，去铅酸电池要经历一个过程，20年前就提出过要淘汰铅酸电池这种理念，但时至今日也没有实现。”王子冬直言，因为作为启动电池，每次的上班时间很短，而非持续放电，因此，对电池的充放电性能要求不高，铅酸电池完全可胜任。锂电池由于拥有非常良好的充放电性能，一般是用于需要持续充放电的应用领域。用锂电池做启动电池，可考虑采用梯次利用的旧电池，容量不需多大，放电倍率较大就可以；或者采用小容量高倍率的锂电池较为贴切，但一般小容量高倍率的锂电池属于高功率电池，成本比较高；同时，采购惯性也需要有一个调整的过程。

  “除此之外，从技术层面来看，锂电辅助电池需要配有电池管理系统，这也是制约其快速普及的一个原因。”曹广平介绍说。