汽車蓄電池兩類型特點解析:鉛酸電瓶&鐵鋰電池

2020-12-05 汽車科學島

#汽車電瓶#

內容概述:啟動電瓶的兩大類型,每種電瓶的使用方式與使用壽命差異。【蓄電池·啟動電瓶】都是燃油汽車電瓶的別稱,其基礎類型為「鉛酸型蓄電池」,指正負極為鉛與二氧化鉛,電解液使用硫酸溶液的化學電源。這種電瓶的使用壽命往往會相當的短,因為發電充電的過程中都會產生損耗並且出現異常結晶。

兩輪電動車普遍使用此類電瓶作為「動力電池」,如果每天都要充電則幾乎要一年更換一組;由此可見汽車啟動電瓶的使用壽命是什麼水平,下面來了解一下基礎的運行原理吧。

01鉛酸電瓶

1:充電是為電瓶接通電網,以220V電催化電瓶內的化學反應。電瓶的正負極都會浸泡在硫酸溶液(電解液)中,通電時電流將會直接作用於正極,之後通過具備導電性能的電解液傳遞到負極。

這一過程是為了促進負極極板的硫酸鉛進行還原分解的化學反應,生成鉛元素和二氧化鉛;充電的目的正是為了分解硫酸鉛結晶體,產生鉛後提升硫酸鉛溶液的濃度。

2:放電的過程正好相反,以電解液中的放點硫酸成分,與正負極活性物質機型化學反應;在反應過程中會產生電流,這些電就是攻擊汽車設備使用的電能。

但是在放電過程中會稀釋電解液的濃度,因為要再次生成硫酸鉛成分;等到濃度低到無法反應放電後就算虧電了,此時也儲備了足夠多的硫酸鉛等待充電時將其分解。但是電瓶的使用壽命短也正是因為硫酸鉛結晶體的出現,因其中會有部分體積較大且剛度過高的結晶體是無法被還原的。

【電極硫化】是鉛酸電瓶最大的問題,本質正是上文所述放電過程產生的結果。過量的結晶體附著在極板上,結果必然是會影響極板正常的化學反應;同時從電解液中析出的鉛元素無法通過還原反應「找補回來」,其濃度自然也是會越來越低。

電解液的濃度變化決定了充進去的電越來越少,放電過程中因結晶體的存在又會影響放電容量(費電)。所以鉛酸電瓶在不停的充放電過程中,容量則會越來越低,大約在350次完整充放電後就算報廢了。

【使用壽命·各不相同】電動車使用的鉛酸電瓶充放電的頻率太高,大部分車輛是要一天或兩天一充的;高頻率的化學反應會快速產生結晶體而造成硫化,所以一年可能就要更換一組電瓶。

但是汽車的電瓶主要用於啟動發動機,雖然啟動過程中很費電但啟動時間很短;而啟動之後又是由發動機直接供電,電瓶僅僅負責瞬間的啟動則不會快速的消耗,同時也就不用高頻率的充電了。所以按照這種方式使用汽車,電瓶用上十年也是沒有問題的;但很多車輛在熄火後使用車內設備,快速的耗電需要啟動後高頻快充,以這種方式用車也許只能用1~2年。

02磷酸鐵鋰電池

量產汽車中有少數車輛使用「LFP·磷酸鐵鋰電池」替代鉛酸電瓶,目的主要是提高使用壽命,同時減少鉛酸電瓶不規範回收處理可能造成的嚴重鉛汙染。而且鐵電池的能量密度是鉛酸電瓶的好幾倍,相同容量的電池組要輕盈很多,對於汽車輕量化也是有些價值的。

不過最重要的還是使用壽命的倍數級延長,這種電池作為新能源汽車動力電池使用,可以達到2000次充放電容量保持在80%左右,優秀電池可以達到行駛裡程超100萬公裡剩餘容量相當的高水平,作為啟動電池使用幾乎終身不用考慮更換了。

總結:普通汽車使用的啟動電瓶仍然以鉛酸為主,想要延長時間使用壽命就要縮短熄火後用車的時間。如果電瓶已經接近損壞的話,能找到電壓、容量、最大放電電流相當的鐵電池組,這種成本同樣低的電池會是相當不錯的選項。

(現階段鐵電池主要供應給新能源汽車使用,作為啟動電池的供應渠道很少,短期內的價格仍然會偏高一些)

編輯:天和Auto-汽車科學島

責編:天和MCN

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