锂电池作为起动电池在摩托车的应用初探

宋小永++黄锋光

【摘 要】锂电池相对铅酸电池具有比能量大，电池电压高，工作温度范围宽等优点。摩托车专用起动锂电解决方案从性能和可靠性两方面都作了相关要求，特别是安全性方面制订了过冲电，过放电，短路，跌落，挤压，针刺，重物冲击等试验规范，解决了锂电池应用于摩托车的一大障碍。不同规格锂电的实车起动试验，包括常温起动（含高温起动），低温起动等试验表明锂电池作为起动电池应用于摩托车应根据摩托车的具体用途，使用环境等因素区别对待。考虑到性价比等因素锂电池还需从低温大电流放电能力等方面继续改进才能进一步发挥自身优势与铅酸电池竞争，更广泛地应用于摩托车。

【关键词】铅酸蓄电池 锂电池 能量密度 可靠性 常温起动 低温起动

随着环保的要求，科技的进步，锂电池的应用越来越广。锂电池是用金属锂作负极活性物质的电池的总称。由于锂的标准电极电位最负（-3.045V），因此，以锂为负极组成的电池具有比能量大，电池电压高的电性能，并且放电电压平稳，工作温度范围宽（-40～50℃），低温性能好，贮存寿命长等优点。如表1所示。

1 摩托车专用起动锂电池解决方案

基于锂电池的诸多优点，锂电池在电动车的应用方兴未艾。但作为起动用蓄电池应用于摩托车才刚刚开始。为此有关电池厂家与摩托厂家协作开发了摩托车专用起动锂电池，以满足不同类型摩托车的需求。简介如下：

（1）摩托车专用起动锂电池解决方案优势，相对传统铅酸电池，摩托车专用起动锂电池除能量密度大外，还有如下几方面的优勢：1）更环保；2）使用寿命长，可达5年以上，铅酸电池寿命约2～3年：3）自放电率低，小于每月10%，铅酸电池可达30%。

（2）为了满足摩托车的使用要求，锂电池厂家针对单体电池作了性能，可靠性等方面试验，主要有性能方面：20℃放电性能；-20℃放电性能；55℃放电性能；20℃倍率放电性能；常温荷电保持及恢复能力；高温荷电保持及恢复能力；过放电试验；过充电试验等。

可靠性方面：1）短路试验：蓄电池充满电后经外部短路10min，外部线路电阻应小于5mΩ，蓄电池应不爆炸，不起火。2）跌落试验：蓄电池充满电后在20±5℃下，从1.5m高度处自由厚度为20mm的硬木地板上，每个面一次。蓄电池应不爆炸，不起火，不漏液。3）高温储存试验：蓄电池充满电后将蓄电池置于85±2℃内，开路放置24h，然后取出常温放置10min，目测外观，测试蓄电池电压内阻变化，容量保持80%以上；容量恢复90%以上。4）挤压试验：蓄电池充满电后按下列条件进行试验，蓄电池应不爆炸，不起火。①挤压方向：垂直于蓄电池极板向施压。②挤压头面积：不小于20cm2；③挤压程度：直至蓄电池壳体破裂或内部短路（蓄电池电压变为0V）。5）针刺试验：蓄电池充满电后用φ3mm～φ8mm的耐高温钢针，以10～40mm/s的速度，从垂直于极板的方向贯穿，钢针停留在蓄电池中。蓄电池应不爆炸，不起火。6）重物冲击试验：蓄电池表面横放一根直径约为15.8mm的不锈钢圆杆，用重量约为10kg的重物自100cm高处自由下落作用到电池上，观察1h，蓄电池应不爆炸，不起火。

2 我司实车测试

2.1 常温起动测试

选某款125CC踏板车装配12V2.6Ah～12V6.6Ah不同容量锂电池满电状态，半满状态进行常温起动（含高温起动）性能测试，结果均OK。

2.2 低温起动性能测试

①作为面向全球的摩托车企业，考虑到世界各地气候特点，我司要求-10℃环境实车能正常起动（特殊情况另作处理）；同时考虑到摩托车实际使用状态的多样性，蓄电池经常处于亏电状态，特规定-10℃半满电池能起动10次以上，满电电池能起动30次以上。如表2所示。

②试验结果。

从以上试验结果可以看出，满电电池2.6Ah即可满足要求，而半满状态电池则完全不能起动。容量增加到6.6Ah半满状态才能满足要求。满电状态与半满状态的巨大差异不同于铅酸电池，通常情况铅酸电池满电与半满的低温起动次数差异也就是大约30/10的关系。

3 结语

目前12V2.6Ah锂电池成本大体与摩托车用铅酸蓄电池成本相当，12V6.6Ah锂电池成本已大大高出普通铅酸电池。综合考虑性能，成本等因素，锂电池作为摩托车起动用蓄电池有如下意见：

（1）在热带地区可考虑使用。

（2）特殊用途摩托车（如山地越野车等）可考虑使用。

（3）普通摩托车在冬季气温经常处于0℃以下地区，使用锂电作为起动电池目前尚不可行，锂电池的低温大电流放电能力还需进一步提高，还有待锂电企业与摩托企业继续研究。