Защо стартерните батерии с литиеви йони не се използват широко?

И така, когато говорим за автомобилни батерии, нека разберем, че имаме предвид стартерните батерии – жизненоважните органи, които помагат за пускане и подаване на енергия за вашите добре познати автомобили с вътрешно горене. Те са допълнение към големите тягови батерии, които електрическите превозни средства използват както за пробег, така и за мощност. Въпреки че технологията на литиево-йонните батерии се използва все по-често в широк кръг от приложения, тя е доста необичайна именно за стартерни автомобилни батерии. В тази статия ще разгледаме общата картина зад това, като анализираме технологичните, икономически и логистически въпроси, които попречиха на литиево-йонните батерии да се разпространят масово в тази област.

Какво правят стартерните автомобилни батерии?

Видът стартерни батерии, които се намират в моторни превозни средства, са проектирани да генерират кратко импулсно захранване, достатъчно само за пускане на двигателя и започване на процеса на горене. Освен това те трябва да работят оптимално независимо от условията — леденостудени зими, изгарящо горещи лета и да функционират хармонично с електрониката на превозното средство. Пускането на двигателя, за разлика от батериите за ЕП (електрически превозни средства), които са внимателно оптимизирани за плътност на енергията (дълги разстояния), изисква напълно различни параметри: плътност на мощността и дълготрайност при високомощни цикли. Този аспект е съществен, тъй като задава високите изисквания, срещу които ще се сравнява всяка конкурираща се технология на батерии, претендент за такива функции. Технологията на литиев-йонните батерии по принцип е зряла, но веднага среща цял спектър от проблеми, когато се използва за тези приложения, за които ще споменем в следващите раздели.

Технологични и експлоатационни ограничения

Използва се литиев-йонна батерия, а не традиционният оловно-киселинен акумулатор, като плътността на енергията е по-висока и теглото ѝ е по-малко. За много приложения обаче тези предимства нямат голямо значение. Друг въпрос е какво е представянето им при горещи и студени температури. В студен климат литиев-йонните клетки могат да бъдат проблемни, тъй като осигуряват само определен брой пускови ампери, които често не са достатъчни за стартиране на превозното средство. Напротив, оловно-киселинните батерии са силни и в такива условия и винаги могат да осигурят енергия, дори когато е студено. Освен това, споменатата по-горе литиев-йонна батерия изисква сложни устройства за наблюдение на напрежението с цел предотвратяване на прекомерно зареждане и/или предпазване от прекомерно разреждане, когато се зарежда чрез средства за зареждане в превозно средство, където това не е обичайно, например защото такова превозно средство изисква далеч по-прости детектори за оловно-киселинни батерии. Литиев-йонните батерии трябва да се следят внимателно и да се управляват коректно, в противен случай могат да бъдат повредени или унищожени, което добавя още сложност и разходи.

Икономически и безопасни съображения

Цената е още един проблем при стартерните батерии с литиев-йонна технология. Те са значително по-скъпи за производство в сравнение с оловнокиселинните батерии, които се възползват от десетилетия на усъвършенстване и икономически мащаби. Въпреки това дори при тази цена, оловнокиселинните батерии едва достигат до ниво на качество, задоволително за мнозинството крайни потребители и производители. Безопасността е още един критичен фактор. Литиев-йонната батерия може да бъде опасна или небезопасна, ако батерията бъде пробита, нагрята или в резултат на късо съединение. Това е също една от причините, поради които въпреки че не са напълно безопасни, оловнокиселинните батерии са по-безопасни/по-стабилни при сурови (автомобилни) условия на експлоатация. Поради тези фактори литиев-йонните батерии са слабо подходящи за масово използване като стартерни батерии от гледна точка на икономическа изгодност и сигурност.

Разпространеност на оловнокиселинни батерии

Има причина оловно-киселинната батерия да съществува повече от 100 години като стартиращ източник в автомобилната промишленост. Те са много надеждни и могат да доставят високия ток, необходим за стартиране на двигател, без сериозно влошаване при разреждане. Освен това технологията е узряла; вече разполага с производствени и рециклиращи процеси, които връщат повечето материали обратно в употреба, според публикувани изследвания, сочещи нейната устойчивост. Това се допълва от факта, че оловно-киселинните батерии се вписват в съществуващите архитектури на превозните средства и се оказват такива, които не изискват големи системни промени в неща като зарядни станции или електрическа инфраструктура. Разбира се, лесното вграждане в други технологии и заводи, заедно с ниската им цена, ги прави очевиден избор. Крайният резултат е, че автомобилната индустрия има малко ползи от прехода към литиево-йонни батерии за стартиране, особено когато установената оловно-киселинна технология осигурява спокойствие на потребителите.

Бъдещи перспективи и тенденции в индустрията

В бъдеще всичко това може да бъде различно за стартерните батерии, но се очаква тези промени да бъдат маргинални. Ограниченията обаче стават все по-управляеми благодарение на напредъка в литиево-йонните химически състави, включително актуализациите на различните варианти на производни на литиев желязен фосфат, които ги правят по-безопасни и/или по-икономични. Но технологията ще трябва да еволюира, а индустриалните практики и потребителите ще трябва да я приемат, казват наблюдатели на индустрията. Докато автомобилите внедряват все повече електронни функции и преминават към хибридизация, търсенето на стартерни батерии може да се промени, потенциално създавайки възможност за литиево-йонни батерии. Но оловно-киселинните батерии ще продължат да бъдат водещата технология в краткосрочен план, тъй като разполагат с установена инфраструктура и предлагат икономически предимства. Преходът към нови технологии ще бъде смесица от съзидание и функционална необходимост.

Обобщавайки, литиево-йонните автомобилни батерии не са разпространени при системите старт-стоп поради ограничения в производителността и икономически последици, опасения за безопасността и изключително силната позиция на оловно-киселинната технология. Литиево-йонната технология е перспективна за други приложения, но досега е била малко използвана за традиционно стартиране на автомобили. Тези предпоставки обясняват защо иновациите все още се разработват в други сфери, докато в автомобилната промишленост се предпочитат проверени и изпитани решения.