鋰電池作為起動電池在摩托車的應用初探

宋小永++黃鋒光

【摘 要】鋰電池相對鉛酸電池具有比能量大，電池電壓高，工作溫度范圍寬等優點。摩托車專用起動鋰電解決方案從性能和可靠性兩方面都作了相關要求，特別是安全性方面制訂了過沖電，過放電，短路，跌落，擠壓，針刺，重物沖擊等試驗規范，解決了鋰電池應用于摩托車的一大障礙。不同規格鋰電的實車起動試驗，包括常溫起動（含高溫起動），低溫起動等試驗表明鋰電池作為起動電池應用于摩托車應根據摩托車的具體用途，使用環境等因素區別對待。考慮到性價比等因素鋰電池還需從低溫大電流放電能力等方面繼續改進才能進一步發揮自身優勢與鉛酸電池競爭，更廣泛地應用于摩托車。

【關鍵詞】鉛酸蓄電池 鋰電池 能量密度 可靠性 常溫起動 低溫起動

隨著環保的要求，科技的進步，鋰電池的應用越來越廣。鋰電池是用金屬鋰作負極活性物質的電池的總稱。由于鋰的標準電極電位最負（-3.045V），因此，以鋰為負極組成的電池具有比能量大，電池電壓高的電性能，并且放電電壓平穩，工作溫度范圍寬（-40～50℃），低溫性能好，貯存壽命長等優點。如表1所示。

1 摩托車專用起動鋰電池解決方案

基于鋰電池的諸多優點，鋰電池在電動車的應用方興未艾。但作為起動用蓄電池應用于摩托車才剛剛開始。為此有關電池廠家與摩托廠家協作開發了摩托車專用起動鋰電池，以滿足不同類型摩托車的需求。簡介如下：

（1）摩托車專用起動鋰電池解決方案優勢，相對傳統鉛酸電池，摩托車專用起動鋰電池除能量密度大外，還有如下幾方面的優勢：1）更環保；2）使用壽命長，可達5年以上，鉛酸電池壽命約2～3年：3）自放電率低，小于每月10%，鉛酸電池可達30%。

（2）為了滿足摩托車的使用要求，鋰電池廠家針對單體電池作了性能，可靠性等方面試驗，主要有性能方面：20℃放電性能；-20℃放電性能；55℃放電性能；20℃倍率放電性能；常溫荷電保持及恢復能力；高溫荷電保持及恢復能力；過放電試驗；過充電試驗等。

可靠性方面：1）短路試驗：蓄電池充滿電后經外部短路10min，外部線路電阻應小于5mΩ，蓄電池應不爆炸，不起火。2）跌落試驗：蓄電池充滿電后在20±5℃下，從1.5m高度處自由厚度為20mm的硬木地板上，每個面一次。蓄電池應不爆炸，不起火，不漏液。3）高溫儲存試驗：蓄電池充滿電后將蓄電池置于85±2℃內，開路放置24h，然后取出常溫放置10min，目測外觀，測試蓄電池電壓內阻變化，容量保持80%以上；容量恢復90%以上。4）擠壓試驗：蓄電池充滿電后按下列條件進行試驗，蓄電池應不爆炸，不起火。①擠壓方向：垂直于蓄電池極板向施壓。②擠壓頭面積：不小于20cm2；③擠壓程度：直至蓄電池殼體破裂或內部短路（蓄電池電壓變為0V）。5）針刺試驗：蓄電池充滿電后用φ3mm～φ8mm的耐高溫鋼針，以10～40mm/s的速度，從垂直于極板的方向貫穿，鋼針停留在蓄電池中。蓄電池應不爆炸，不起火。6）重物沖擊試驗：蓄電池表面橫放一根直徑約為15.8mm的不銹鋼圓桿，用重量約為10kg的重物自100cm高處自由下落作用到電池上，觀察1h，蓄電池應不爆炸，不起火。

2 我司實車測試

2.1 常溫起動測試

選某款125CC踏板車裝配12V2.6Ah～12V6.6Ah不同容量鋰電池滿電狀態，半滿狀態進行常溫起動（含高溫起動）性能測試，結果均OK。

2.2 低溫起動性能測試

①作為面向全球的摩托車企業，考慮到世界各地氣候特點，我司要求-10℃環境實車能正常起動（特殊情況另作處理）；同時考慮到摩托車實際使用狀態的多樣性，蓄電池經常處于虧電狀態，特規定-10℃半滿電池能起動10次以上，滿電電池能起動30次以上。如表2所示。

②試驗結果。

從以上試驗結果可以看出，滿電電池2.6Ah即可滿足要求，而半滿狀態電池則完全不能起動。容量增加到6.6Ah半滿狀態才能滿足要求。滿電狀態與半滿狀態的巨大差異不同于鉛酸電池，通常情況鉛酸電池滿電與半滿的低溫起動次數差異也就是大約30/10的關系。

3 結語

目前12V2.6Ah鋰電池成本大體與摩托車用鉛酸蓄電池成本相當，12V6.6Ah鋰電池成本已大大高出普通鉛酸電池。綜合考慮性能，成本等因素，鋰電池作為摩托車起動用蓄電池有如下意見：

（1）在熱帶地區可考慮使用。

（2）特殊用途摩托車（如山地越野車等）可考慮使用。

（3）普通摩托車在冬季氣溫經常處于0℃以下地區，使用鋰電作為起動電池目前尚不可行，鋰電池的低溫大電流放電能力還需進一步提高，還有待鋰電企業與摩托企業繼續研究。