镍氢电池与锂电池相比有哪些优势?
来源:宝鄂实业
2019-04-22 12:35
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首先,电池千万种,安全第一条。之所以镍氢电池能够成为丰田混动的首选是因为它具有无可比拟的安全性能,为什么这么说?一方面,镍氢电池内的电解液是不可燃的水溶液,另一方面,镍氢电池的比热容相对较高、而能量密度又相对较低,这就意味着镍氢电池即使在发生短路等极端情况下,也不会轻易起火燃烧。
其次,混动车型的特点决定。由于混合动力系统的工作方式,需要不停的对电池进行快速充放电,而镍氢电池恰恰具备良好的快速充放电性能,锂电池反而不具备这一特点,因此在这种工况下,使用镍氢电池比使用锂电池更有优势。
最后,经济性能与环保优势。镍氢电池作为一款比较成熟的产品,制造成本比锂电池要低很多,另外,镍氢电池的产品质量控制难度很低,生产出来的镍氢电池良品率要远远高于锂电池的良品率,因此在制造成本和高良品率的共同作用下,镍氢电池更经济。除此以外,镍氢电池不含有害物质,对环境相对友好,同时由于镍氢电池的成分中含有稀土,因此也可回收处理,这与锂电池相比,也更加环保。
综上所述,尽管能量密度比锂电池低四成,但综合考虑到电池安全性、实用性、经济性和环保性,还是选择镍氢电池更为合适,这也是为什么镍氢电池会成为丰田混动车型的首选原因。尽管我国的新能源汽车名录中并不包括众多非插电的混合动力汽车,但无可否认,这种既无需改变用户用车习惯,又能带来显著的燃油经济性以及驾乘高品质感的混合动力汽车,正越来越受到用户欢迎。
说到混合动力,除了本田这个后来者外,在国内市场靠谱的就是最早将这一技术带到中国的丰田。显然丰田正是吃了这个甜头,2019年1月,第八代凯美瑞销量达到了19720辆,其中混合动力车型占比为21%。而售价更为亲民的紧凑级车型雷凌,1月销量达26681辆,其中混合动力车型占比也达到了20%。
但对于混合动力汽车,不少消费者依旧存在一个疑问,为什么在绝大多数新能源汽车(如特斯拉、蔚来、比亚迪等)都使用锂离子电池,丰田还一味专注于使用镍氢电池?在我们日常使用的生活用品早已使用锂离子电池的今天,使用镍氢电池是否显得过时,这是出厂出于降低生产成本的做法吗?事实上,混合动力汽车使用镍氢电池有着相当大的优势,不仅丰田,包括福特、通用等诸多品牌的混合动力汽车大多选择镍氢电池作为电能的存储介质。
我们日常使用的电压为1.2V一节的充电电池,就是镍氢电池。
1,电池千万种,安全第一条
镍氢电池之所以能成为一众汽车的首选,中重要的是其具有无可比拟的安全可靠性能。一方面,镍氢电池电解液为不可燃的水溶液。另一方面,镍氢电池的比热容、电解液蒸发热相对较高、而能量密度相对较低,这意味着即使发生短路、刺穿等极端异常情况,电池温升幅度也不大不会引起燃烧。最后,作为一款较为成熟的电池产品,镍氢电池的产品质量控制难度低,良品率较高。
截至2014年底,全球超过73%的混合动力汽车采用镍氢电池,总数超过800万辆,这些混合动力汽车在使用过程中,并出现过因电池引起的严重安全事故。而作为商业化混动汽车的代表——丰田普锐斯,得益于出色的充放电程序,这些车在使用十年后电池也没有出现明显的寿命衰减。因此,成熟的镍氢电池,是目前最具商业应用价值的电池。
国外有测试人员对普锐斯的电池组进行人为的不断电充电测试,电池组也没有因此而引起严重的安全事故。
2“浅充电”造长寿命
其次是镍氢电池具有良好的快速充放电性能。混合动力汽车的电池容量都不大,例如最新的第八代凯美瑞双擎,电池容量仅有6.5千瓦·时,相比插电混动动辄10千瓦·时以上的电量,容量少了一半以上。而由于混合动力系统的工作方式,需要不停地对电池进行快速充放电,而在这种工况下,镍氢电池相比锂离子电池更有优势。
尽管镍氢电池的能量密度只有锂离子电池的60-80%(锂电池为100J/m),但由于镍氢电池的特点对安全保护,温度控制等要求更低,因此无需大体积就能轻松在混合动力汽车上找到自己的容身之所。
混合动力汽车特殊的动力系统,在合理的动力输出策略之下,在行驶过程中一般只会用到电池容量的10%,即使最极端的情况,电池最大用量大概只能是40%。换言之,电池有约60%的电量是永远动用不到,这种称为“浅充电”的电池管理策略,这对于从镍铬电池改善而来的,电池记忆效应大幅改善的镍氢电池而言,能极大地延长其使用寿命,充放电循环次数可达10000次以上。
美国《消费者报告》曾对调查了超过3.6万位普锐斯车主,得出的结论是,车辆可靠性高,而且使用成本非常低。对此,《消费者报告》用一辆行驶10年33万公里的第一代普锐斯和十年前仅行驶3200公里的第一代普锐斯新车进行相同标准的油耗测试以及性能测试。结果显示,使用了10年行驶33万公里的旧车与新车无论是在油耗性能还是动力性能都保持在同一水平,说明镍氢电池组和混动系统仍然工作正常。