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

啟動電池又稱起動型蓄電池，啟動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、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)。據(jù)工信部統(tǒng)計，2021年中國鉛酸蓄電池產(chǎn)量約為23200萬kVAh，預(yù)計到2025年國內(nèi)鉛蓄電池產(chǎn)量將達(dá)25000萬kVAh。其中起動型鉛酸蓄電池占比最大，可達(dá)總產(chǎn)量的45%以上，預(yù)計2025年國內(nèi)汽車起動電池市場規(guī)模有望達(dá)到330億元，年復(fù)合增長率約5%;而全球起動電池市場空間有望超1500億元，年復(fù)合增長率約2%。

在起動用鉛酸蓄電池領(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《起動用鉛酸蓄電池第1部分：技術(shù)條件和試驗方法》、 GB/T 5008.2-2013《起動用鉛酸蓄電池 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。

相較于儲能領(lǐng)域的“鉛改鋰”浪潮，起動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)于低溫起動能力有兩項試驗，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時的蓄電池端電壓，要求10s端電壓≥7.5V，30s端電壓≥7.2V;另一項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電池領(lǐng)域的應(yīng)用。

02、汽車給起動電池提供較大存放空間，對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電池的最佳選擇，其存在充電時間長、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，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會發(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)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的征求意見函，意見函提到汽車電動化、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電池領(lǐng)域最有希望替代鉛酸電池的技術(shù)方案。