車用電瓶新趨勢,鋰鐵電池可望成為主流?

目前,一般車用電瓶仍以鉛酸電池為主體,但近來簡稱「LFP」的磷酸鋰鐵電池,似乎正悄悄竄起…

 

與傳統車用的鉛酸電池電瓶相較,磷酸鋰鐵電池(以下稱鋰鐵電池)在工作電壓、放電功率、能量密度、能量效率、自放電率、與使用壽命… 等等,都優於鉛酸電池許多,然而,鋰鐵電池關鍵的技術、也就是電池裡打造電池芯的「磷鐵鋰三維橄欖石晶體」結構,其專利目前由全球三家公司所持有,而這幾家公司之間也仍在進行專利權的訴訟,相關歸屬問題也懸而未決,而這項專利權的維持將於2016年到期。

專利權的問題,也成為攸關鋰鐵電池能否普及的重要影響因素,電池芯更是影響電池性能的主要關鍵;目前市面上所銷售的鋰鐵電池,售價方面更是鉛酸電池的數倍,因此,鋰鐵電池是否能普及?目前應該還是趨向保守的看法,但不可否認的,鋰鐵電池已成為電池領域的新崛起勢力。

目前市面上的自小客車,應該都是採用類似圖示的免保養式鉛酸電池電瓶,不過在工作電壓、放電功率、能量效率、使用壽命… 等等,都不及於磷酸鋰鐵電池,且差異還不小。

鋰鐵電池在汽車的運用上,能發展到油電混合、與電動車等領域,未來甚至有機會成為零污染移動的關鍵技術,許多汽車大廠,更看見鋰鐵電池的發展潛力、以及可充電、高放電功率的效能,其中最早運用的車款為GM集團的Chevrolet Volt,而除了GM集團外,Ford、Toyota等大型汽車集團也十分重視鋰鐵電池的發展,而將此一電池技術運用於Plug-in Hybrid油電車上,更是極為適切的組合。

鋰鐵電池的優勢部份,鋰鐵電池的工作電壓達3.2V(伏特),高於鉛酸電池的2V,安全性高、高溫特性佳,當汽車發動時,由電瓶供應起動馬達電力來發動引擎,發動後,則由發電機供應全車電器的用電,當發電機負載滿載仍不足供電時,則由電瓶電力遞補,當發電機處於低負載時,多餘的電力還能再給電瓶充電。

由於鋰鐵電池電壓高於鉛酸電池,加上充電效率高(鉛酸電池充滿電力需要約8小時的時間,鋰鐵電池僅需約1小時),故可降低發電機的負載,除了達到省油效果、更能延長發電機的使用壽命。

一般小型車發電機的最高電壓約14.5V,鉛酸電池電力充滿時為12.6V,鋰鐵電池則為13.3V,電壓均低於發電機的最高電壓,因此不威脅汽車重要電系零組件的使用壽命。

雖然電池芯的關鍵技術專利仍掌握在不同的單位手上、且價格仍不親民,但鋰鐵電池的高性能,若以改裝的角度來看,的確是一種物有所值的改裝品,只要鎖好鋰鐵電池的正負極接頭,其性能表現,可能遠比改裝點火系統的性價比來得更好!

鋰鐵電池約2000W/kg的高放電功率,讓車上冷氣、照明、音響的運作效果都能有明顯的改善,鋰鐵電池能夠補強在車上電器全開時、發電機所不足給予的電力,相對於一般鉛酸電池約300W/kg的瞬間充放電能力,更換鋰鐵電池即可應付得了車上電器的電力需求,對於改裝低音喇叭、或喜歡在車上加裝娛樂用電器的車主來說,換裝鋰鐵電池或許是不錯的選擇。

如果電瓶純粹是用來發動車子的話,鋰鐵電池的使用壽命更是鉛酸電池的5倍以上,也就是說,以目前鉛酸電池平均使用壽命為一年的話,鋰鐵電池可以撐個至少五年都沒有問題。

鋰鐵電池的環保性也相當好,其原料鋰、鐵、磷均取自於地球環境,且不含難以取得的貴重金屬,是最環保、原料取得最容易的電池之一,而主要以硫酸、蒸餾水為組成元素的鉛酸電池,在報廢後若未妥善處理,則可能造成重金屬污染。

以改裝角度來看,改了整套的點火系統,卻忽略最基本的電瓶,那是不是有點本末倒置呢?或許在價格上,鋰鐵電池佔不了鉛酸電池的便宜,但以上述的優異性能、安全性、與使用壽命來講,鋰鐵電池都是一項物有所值的「改裝品」,以一輛車基本的運作系統而論,電瓶更是攸關車輛性能的關鍵模組,從基本的電瓶換裝著手,換來更穩定的人車互動、與安全的駕馭,有何不可?

文=李旭 攝影=楊欣儒  電瓶提供:克萊德科技股份有限公司(Kinder Energy Co.Ltd)