能量密度比鋰電池低四成，為何鎳氫電池還能成為豐田混動的首選？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-02 12:05
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盡管我國的新能源汽車名錄中并不包括眾多非插電的混合動力汽車，但無可否認，這種既無需改變用戶用車習慣，又能帶來顯著的燃油經(jīng)濟性以及駕乘高品質感的混合動力汽車，正越來越受到用戶歡迎。
說到混合動力，除了本田這個后來者外，在國內(nèi)市場靠譜的就是最早將這一技術帶到中國的豐田。顯然豐田正是吃了這個甜頭，2019年1月，第八代凱美瑞銷量達到了19720輛，其中混合動力車型占比為21%。而售價更為親民的緊湊級車型雷凌，1月銷量達26681輛，其中混合動力車型占比也達到了20%。
但對于混合動力汽車，不少消費者依舊存在一個疑問，為什么在絕大多數(shù)新能源汽車（如特斯拉、蔚來、比亞迪等）都使用鋰離子電池，豐田還一味專注于使用鎳氫電池？在我們?nèi)粘Ｊ褂玫纳钣闷吩缫咽褂娩囯x子電池的今天，使用鎳氫電池是否顯得過時，這是出廠出于降低生產(chǎn)成本的做法嗎？事實上，混合動力汽車使用鎳氫電池有著相當大的優(yōu)勢，不僅豐田，包括福特、通用等諸多品牌的混合動力汽車大多選擇鎳氫電池作為電能的存儲介質。
我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾妷簽?.2V一節(jié)的充電電池，就是鎳氫電池。
1，電池千萬種，安全第一條
鎳氫電池之所以能成為一眾汽車的首選，中重要的是其具有無可比擬的安全可靠性能。一方面，鎳氫電池電解液為不可燃的水溶液。另一方面，鎳氫電池的比熱容、電解液蒸發(fā)熱相對較高、而能量密度相對較低，這意味著即使發(fā)生短路、刺穿等極端異常情況，電池溫升幅度也不大不會引起燃燒。最后，作為一款較為成熟的電池產(chǎn)品，鎳氫電池的產(chǎn)品質量控制難度低，良品率較高。
截至2014年底，全球超過73%的混合動力汽車采用鎳氫電池，總數(shù)超過800萬輛，這些混合動力汽車在使用過程中，并出現(xiàn)過因電池引起的嚴重安全事故。而作為商業(yè)化混動汽車的代表——豐田普銳斯，得益于出色的充放電程序，這些車在使用十年后電池也沒有出現(xiàn)明顯的壽命衰減。因此，成熟的鎳氫電池，是目前最具商業(yè)應用價值的電池。
國外有測試人員對普銳斯的電池組進行人為的不斷電充電測試，電池組也沒有因此而引起嚴重的安全事故。
2“淺充電”造長壽命
其次是鎳氫電池具有良好的快速充放電性能?；旌蟿恿ζ嚨碾姵厝萘慷疾淮?，例如最新的第八代凱美瑞雙擎，電池容量僅有6.5千瓦·時，相比插電混動動輒10千瓦·時以上的電量，容量少了一半以上。而由于混合動力系統(tǒng)的工作方式，需要不停地對電池進行快速充放電，而在這種工況下，鎳氫電池相比鋰離子電池更有優(yōu)勢。
盡管鎳氫電池的能量密度只有鋰離子電池的60-80%（鋰電池為100J/m³），但由于鎳氫電池的特點對安全保護，溫度控制等要求更低，因此無需大體積就能輕松在混合動力汽車上找到自己的容身之所。
混合動力汽車特殊的動力系統(tǒng)，在合理的動力輸出策略之下，在行駛過程中一般只會用到電池容量的10%，即使最極端的情況，電池最大用量大概只能是40%。換言之，電池有約60%的電量是永遠動用不到，這種稱為“淺充電”的電池管理策略，這對于從鎳鉻電池改善而來的，電池記憶效應大幅改善的鎳氫電池而言，能極大地延長其使用壽命，充放電循環(huán)次數(shù)可達10000次以上。
美國《消費者報告》曾對調(diào)查了超過3.6萬位普銳斯車主，得出的結論是，車輛可靠性高，而且使用成本非常低。對此，《消費者報告》用一輛行駛10年33萬公里的第一代普銳斯和十年前僅行駛3200公里的第一代普銳斯新車進行相同標準的油耗測試以及性能測試。結果顯示，使用了10年行駛33萬公里的舊車與新車無論是在油耗性能還是動力性能都保持在同一水平，說明鎳氫電池組和混動系統(tǒng)仍然工作正常。
使用鎳氫電池的普銳斯混合動力汽車，不少海外媒體對其有著很高的可靠性評價。
從2015年新能源汽車（純電動與插電式混動）在國內(nèi)市場開始普及至今，因這類采用了鋰離子電池的汽車，在使用一定年限后電池壽命減少，而在冬季低溫環(huán)境下電量出現(xiàn)明顯的衰減，令不少車主在使用中有明顯的續(xù)航焦慮。而這樣的結果，正是鋰離子電池的特性造成的。因此，車齡在3-4年的新能源汽車，保值率最高的只有45%，相比燃油車最低的60%（同車齡）低不少。
3，環(huán)保的電池才能造出環(huán)保的汽車
雖然鋰離子電池沒有記憶效應，但充放電循環(huán)次數(shù)一般只有600次左右，而且在高電流快充快放以及過充過放的復雜使用環(huán)境中，電池壽命大幅下降。另外由于鋰離子電池采用有機電解質溶液，低溫下電阻迅速增大，0℃下性能已大大衰減 ，不能滿足-10℃下正常使用要求。反觀鎳氫電池，由于采用堿性電解質水溶液，其工作溫度可低至-40℃，因此在冬季，混合動力汽車的動力、經(jīng)濟等性能也沒有明顯變化。
鎳氫電池的成分較少，回收價值高，回收難度小。
最后，由于鎳氫電池不含劇毒物質，對環(huán)境更加友好。鎳氫電池的主要成分為鎳、稀土，回收價值高（有殘余價值），回收難度小，基本可全部回收再利用，實現(xiàn)材料可持續(xù)發(fā)展，被稱為是最具有環(huán)保效果的電池。
反觀鋰離子電池，回收難度就高得多。鋰電池自身的化學活潑特性，是其回收的技術路線相當復雜，電池必須先進行預處理，包括放電、拆解、粉碎、分選。拆解之后的塑料和金屬殼體可以回收，但代價高昂：因為殘余電壓仍然高達數(shù)百伏（不包括18650電池），并有一定危險性；電池殼體為了安全需要，封裝為不可自拆卸的形式，打開頗費功夫；另外，鋰電池正極材料也是五花八門，對回收用的酸堿溶液要求高。以目前的技術，鋰電池回收無疑是一樁賠本的買賣。
