Почему литиевые аккумуляторы (Li-ion) не заменили свинцово-кислотные

Почему тяговый аккумулятор стартерному не товарищ

Литий-ионные аккумуляторы (Li-ion) разгружают работу двигателей в гибридных автомобилях и выполняют роль основного источника питания в электрических моделях. Такие АКБ называют тяговыми. Пример Toyota Prius C, Ford Fusion Hybrid. Тяговые АКБ также ставят на электрокары. Восполняют затраченную энергию тяговые АКБ от сети, от энергии вырабатываемой при рекуперативном торможении, от генератора автомобиля.
Стартерные АКБ это батареи отдающие мощный заряд «пускового» тока в диапазоне от 250 до 1000 Ампер для запуска двигателя. Питают бортовую сеть машины – музыку, системы безопасности, свет. Затраченную энергию стартерный АКБ восполняет от работы генератора и при рекуперативном торможении.
В качестве стартерных АКБ в обычных бензиновых или дизельных автомобилях литий-ионные батареи не подходят. Чтобы ответить на вопрос: «Почему?» вначале разберемся в плюсах и минусах литиевых батарей.
Подробней о видах аккумуляторов писали здесь.

Преимущества литий-ионных АКБ над свинцово-кислотными:

• литиевые электробатареи легче свинцово-кислотных
• дольше хранят заряд;
• выдерживают больше циклов заряда/разряда;
• объем литий-ионных аккумуляторов выше свинцово-кислотных;
• выше выдача более высокого напряжения;
• в них нет «эффекта памяти»;
• дольше хранятся при правильных условиях;
• медленней стареют – жизненный цикл около 10 лет.

Минусы Li-ion аккумуляторов:

• Li-ion аккумулятор состоит из ячеек, которые капризны к неправильной зарядке. Если аккумулятор перезарядить или полностью разразить, из строя могут выйти внутренние ячейки, потребуется их замена;
• рабочий диапазон температур литиевой батареи от -20 до + 50 С, при этом наблюдается снижение емкости батареи при сильных морозах и перебои в работе при высокой температуре на улице;
• плохо заряжаются при отрицательных температурах;
• к концу жизненного цикла теряют емкость;
• взрывоопасны при нарушении герметичности;
• литий – ионные АКБ стоят, в среднем, $1700 против $120 за свинцово-кислотный.

Все недостатки Li-ion батарей, кроме себестоимости, можно решить путем вдумчивой инженерии.

Почему литиевый аккумулятор не применим в обычном автомобиле?

Генератор переменного тока автомобиля не сможет зарядить литиевый аккумулятор правильно, из-за чего батарея придет в негодность. Но решение есть. Гоночные автомобили типа Porsche GT3, GT2, предлагают комплектацию с опциональным литий – ионным АКБ. Система зажигания в таких автомобилях построена с конвертером заряда, который берет выход от генератора переменного тока и преобразует его для заряда литиевого аккумулятора, заряжая по определенным правилам. Специальная цепь равномерно распределяет заряд между всеми четырьмя ячейками Li-ion батареи. Применение литий-ионных АКБ оправдано либо в странах с умеренным климатом, либо на гоночном треке, где важен вес автомобиля, а денег от спонсоров куры не клюют – при весе в 6 кг литиевая батарея на 10 кг легче свинцовой.

Нужен ли литиевый АКБ в автомобиле в качестве стартерного?

Подведем итоги. Литиевый АКБ также хорош в обычном ДВС автомобиле, как и плох. Основное превосходство такого аккумулятора над свинцово-кислотным в продолжительности жизни, весе, объеме. Минусы – перебои в работе при очень низких и высоких температурах, цена, взрывоопасность.
Остается надеяться, что ученые найдут способ удешевить себестоимость литий – ионных аккумуляторов и увеличить их способность сопротивления быстрой разрядке во время морозов. Решение проблем литиевой батареи совершит прорыв в автомобильной промышленности, что скажется на повышении продаж тех марок автомобилей, которые в числе первых получат литиевые АКБ в виде стартерных. О других прорывах в области аккумуляторных батарей писали тут.