從2009年起,比亞迪就開始研發12V磷酸鐵鋰電池系統。經過多年研發積累,比亞迪成為業界率先使用磷酸鐵鋰啟動電池取代鉛酸蓄電池的汽車製造商。
比亞迪目前完成了將插電式混動車型的啟動電池從鉛酸電池切換為磷酸鐵鋰電池,在新能源時代從使用環節環保可持續向製造環節環保可持續邁進。磷酸鐵鋰電池相比傳統鉛酸電池具有能量密度高、體積小、使用壽命長等優點。儘管成本高於鉛酸電池,但比亞迪認為磷酸鐵鋰電池所代表的無鉛化依舊是未來車用啟動電池的發展方向,同時也是推進整個製造業向綠色永續轉變的一小步。
為什麼汽車冬天難啟動
燃油車時代,汽車的動力心臟是引擎。想要引擎工作,就需要一個打火裝置來將引擎喚醒,驅動其工作。這個打火裝置就是啟動電池,一般也叫作蓄電池。
啟動電池是一種能夠短暫提供大量電流,釋放出大量電能的電池。在汽車啟動過程中,啟動電池透過提供瞬時大電流來驅動引擎運轉。
目前,使用鉛酸材料製成的啟動電池是汽車中的主流。自1859年鉛酸蓄電池被發明後,過去汽車業發展的一百年間,依賴穩定的研發製造經驗,鉛酸蓄電池可靠性高且成本相對低廉,被廣泛應用於車輛的生產製造當中。
然而,鉛酸電池也有其缺點始終難以克服。一方面是鉛酸電池的能量密度低,相同體積的電池能夠提供的電能更少,而且在充放電的過程中,鉛酸電池使用壽命較短,需要定期進行更換。另外一方面,在高溫低溫等惡劣環境下,電池也容易受到損害,進而影響其性能和使用壽命。
這也是為什麼很多車輛容易在冬天寒冷環境下出現打不著火、電池突然沒電拋錨等突發狀況。一般來說,在車輛使用的完整週期內,鉛酸電池大約每三年就會更換,成本在400至600元。如果遇到電池沒電或損壞造成的車輛拋錨的緊急情況,就需要更多的處置費用。
從更長遠的角度來看,越來越多的汽車製造商在生產製造工藝上尋求新的突破,加快研發一體化壓鑄等生產製造工藝,使用輕量化生產材料,正是因為汽車輕量化勢在必行。而鉛酸電池體積和重量都較大,不利於汽車的輕量化和整合發展。
相較於主流的鉛酸電池,另一種鋰離子電池具有高能量密度、低自放電率和長壽命等優點,可以很好的解決以上鉛酸電池存在的問題,但卻因成本較高且存在安全隱憂等原因沒有被主流市場所應用。在成本上,磷酸鋰鐵啟動電池就高於鉛酸蓄電池。對企業來說,除了原料成本高昂,更換原料意味著需要對供電和用電系統也進行相應的升級與改造,又是一筆額外的支出。
比亞迪磷酸鋰電池解決應用難題
從2009年起,比亞迪就開始研發12V磷酸鐵鋰電池系統。經過多年研發積累,比亞迪成為業界率先使用磷酸鐵鋰啟動電池取代鉛酸蓄電池的汽車製造商。
相較之下,比亞迪磷酸鐵鋰啟動電池具有三千次以上的循環壽命,可以和整車壽命相當,在車輛使用途中無需更換。且磷酸鐵鋰電池擁有更高的能量密度,目前可以做到最低重量僅2公斤,具有輕量化和小型化的優點,利於整車靈活佈置以及進一步降低整車能耗。
從使用者的角度來說,比亞迪不計成本的投入研發,將鉛酸電池改為磷酸鋰鐵啟動電池,目的之一就是追求電池持久耐用不爬窩。歷經十餘年研發,比亞迪用創新技術迭代落後產品,讓啟動電池再也不會“掉鍊子”,能夠徹底解決用戶痛點。
如果說傳統的鉛酸電池的作用只是獨立存在的點火器,那麼比亞迪磷酸鐵啟動電池的設計則是把點火器納入到整車智能化控制的系統內,開創性賦予了啟動電池智慧化管理。比亞迪為啟動電池配備了BMS電池管理系統,能夠即時檢測電池指標並進行動態管理。當電池電量過低時,汽車中的另一個動力電池就可以為其充電,避免蓄電池虧電導至車輛無法啟動。傳統鉛酸蓄電池在遇到虧電狀況時會深度放電,導致電池壽命急劇衰減甚至損壞。在電池管理的有效監控下,車輛還可以做到長達數月時間的靜置而不虧電。
過去的情況是,一旦電池沒電,就需要使用者使用工具來二次上電。由於搭電很麻煩,很多車主花錢買過江龍放在後車箱中以備不時之需。過江龍其實就是一根連通兩輛車電池正負極的電線,有電的車透過電線會把電力傳輸到沒電的車上,再打火就可以啟動車輛。而比亞迪磷酸鐵鋰電池在無法有效充電的極端情況下,也能夠進行超低功耗保電狀態,用戶透過按左前門微動開關可二次上電,不需要對火,同時電池也不會損壞。
此外,磷酸鐵鋰啟動電池還具有寬溫域工作能力,無需電池熱管理,也能夠適應於極端的冷、熱工作環境下車輛啟動和低壓用電的需求。上述BMS電池管理系統透過電池的充電、平衡、保電管理功能,可依環境溫度預期變化啟動智慧充電功能。在整車電量不足時,也能透過雲端服務給用戶提醒,讓用戶即時查看電池電量和安全狀態。
新能源時代無鉛化的趨勢
將視野從使用者體驗拉寬到整個產業,磷酸鐵鋰蓄電池作為替代方案,打破了過去汽車生產製造中使用鉛酸電池百餘年的歷史,推動汽車業走向無鉛化。目前,比亞迪已完成了磷酸鐵鋰電池在DM混動車型的全系搭載。
新能源汽車產業的發展以鋰電池為主要方向,鋰電池是國家公認的綠色能源,同時業界一致認為的環保高性能產品。鉛酸蓄電池中的重要原料「鉛」屬於重金屬元素,佔電池品質的60%以上,在生產、使用和回收各個環節如果出現洩漏就會對自然環境造成嚴重破壞。比亞迪磷酸鐵鋰啟動電池讓整車實現了無鉛化,能夠從根源減少污染環境的可能性。目前為止,比亞迪磷酸鋰電池累計上車超200餘萬輛,累計實現鉛削減達2萬餘噸。這些鉛可造成14萬餘畝土壤重金屬污染,而修復這些土壤將會額外產生碳排放約8.4萬噸。
在汽車產業新能源轉型的時代,整個世界加速邁向永續能源的未來。新能源汽車的優勢不僅體現在能源使用上從汽油轉為電力,更體現在整個生產製造過程中碳排放減少、環境污染減輕。
比亞迪歷經十多年研發,透過技術創新,率先淘汰鉛酸蓄電池、使用磷酸鋰電池,實現整車的無鉛化。這是比亞迪的一小步,同時也是推動中國汽車產業整車無鉛化的一大步,助力綠色低碳發展。(界面新聞)