新能源汽车维修必看！聊一聊镍氢电池优缺点及充放电曲线

在蓄电池市场中，除了耳熟能详的铅酸电池、锂离子电池之外，还有镍镉电池、镍氢电池等，其中镍氢电池被丰田、本田所看中，用于油电混合动力汽车储能，而新能源汽车则选择锂离子电池作为动力电池。

与镍铬电池相比，镍氢电池(金属氢化物-镍电池（MH-Ni）的简称)具有记忆效应低，环保性能好，使用寿命长等优势，存电量也比镍镉电池高30%左右。不过，镍氢电池的造价成本比镍镉电池要贵得多。

正极为Ni（OH）2，负极为储氢合金MH。镍氢电池在设计时，负极就预留了富裕容量以保证过充和过放时的气体复合，因此电池容量为正极容量所决定，一般负极与正极容量比(N/P)为1.3~2.0。N/P比低，可提高电池的能量密度。N/P比高，可提高电池的功率和循环寿命。

当电池充电时发生如下反应：
正极 ①Ni（OH）2+OH-→NiOOH+H2O+e-
负极 ②M+H2O+e-→MH+OH-
充电后期及过充电时，还发生以下副反应：
正极 ③4OH-→2H2O+O2+4e-
负极 ④2H2O+2e-→2OH-+H2
⑤2MH+1/2O2→2M+H2O
1C充电时反应③约在充入容量75%时发生，当充入容量130%时反应④发生，③④发生时，电池电压和内压迅速升高。当O2扩散到负极被储氢合金吸收发生⑤反应，产生大量的热，电池温度飙升，电池电压下降，出现电压负增量-∆V。

与锂离子电池相比，镍氢电池唯一的优势，就是价格相对便宜，但在性能方面，却远低于锂离子电池。

镍氢电池的优点：

（1）良好的安全性

首先是安全性，镍氢电池的电解液为不可燃的水溶液，比热容较高，吸收较多热量时的温度涨幅相对较低。此外，在发生短路等异常情况时，电池不容易燃烧起来。

（2）适合浅充浅放

混合动力车型都有浅充电的特性，即充电的频率高，但幅度不大。这样的工作特点其实非常适合镍氢电池，国内八代凯美瑞双擎的电池容量相比纯电动车要少很多。镍氢电池的能量密度明显不如锂电池，所以它对安全保护的要求更低。

（3）性能衰减速度慢

锂离子电池虽然能量密度大，但在高电流过充过放等复杂的使用环境下，容易削减寿命。锂离子电池的有机电解质溶液在0摄氏度下性能会大大衰减，这也是很多纯电动车车主在冬天存在严重续航焦虑的原因。

（4）镍氢电池更容易回收

相比锂离子电池，镍氢电池要更为环保。镍氢电池的主要成分为镍和稀土，两者都有较高的回收价值。以水为电解质溶液则不容易污染环境，所以属于环境友好型。

动力电池对新能源汽车的续驶里程、造价成本、使用寿命、安全性能等都具有重要影响，尤其是作为新能源汽车技术水平主要体现的续驶里程，从根本上说就是由动力电池决定的。

新能源汽车复杂的用车环境以及对动力输出的高要求，决定了动力电池需要较高的电压平台。镍氢电池的电压只有1.2V，而锂离子电池的电压可达3.7-4.2V。锂离子电池的电压平台更高。

镍氢电池充放电曲线：

恒流充电是最常用的充电方法。电流过小，充电时间长；电流过大，后期超过电池的可接受电流，温度飙升，析气严重，内压急增，负极储氢合金氧化粉化，隔膜破裂，泄压阀被冲开，电解液蒸发流失，电池寿命缩短。

镍氢电池充电曲线

电池在充电过程中，温度不断上升，当电池过充时，电能不能转化为电池的化学能，而是以热能的形式散耗掉，令电池温度急剧升高。当温度上升速度∆T/∆t达到1℃/min时，应停止充电。当电池温度超过45℃时，电池可能会过热损坏，亦应当停止充电。

镍氢电池放电曲线

镍氢电池不同温度下的放电曲线

镍氢电池不同温度下的放电容量

容量保持特性

镍氢电池循环寿命

目前，锂离子电池在生命周期内的充电循环次数可达1000次以上（三元锂电池），磷酸铁锂电池更可达2000次以上。而镍氢电池的充电循环次数只有500次左右，使用寿命比锂离子电池要低得多。

由于锂离子生性活泼，所以充电速度较快。一根锂离子电池大约3小时就能充满，而镍氢电池的充电速度要慢得多。

在能量密度方面，锂离子电池更是占尽优势。目前，锂离子电池的能量密度可达300Wh/kg，而镍氢电池能量密度最高只有140Wh/kg。使用镍氢电池作为动力电池的话，新能源汽车续驶里程会很短。不过，能量密度较低的特性，使镍氢电池的安全性能比锂离子电池更好。

镍氢电池的自放电率比锂离子电池高得多，每月可达25%-35%，而锂离子电池只有2%-5%。

镍氢电池能量密度低，使用寿命短，具有记忆效应的特性，是新能源汽车动力电池将它排除在外的根本原因。而对储能要求不是很高的油电混合动力汽车，选择镍氢电池作为动力电池，根本原因在于造价成本。

不过，随着锂离子电池造价成本逐年下降，本田油电混合动力汽车已经放弃使用镍氢电池了。目前，镍氢电池基本上使用在应急灯、遥控器、玩具等，对储能无特殊要求的领域，使用量也在逐年下降。

镍氢电池在使用时应注意维护：

（1）使用过程忌过充电。在循环寿命之内，使用过程切忌过充电，这是因为过充电容易使正、负极发生膨胀，造成活性物脱落和隔膜损坏，导电网络破坏和电池欧姆极化变大等问题。

（2）防止电解液变质。在镍氢电池循环寿命期，应抑制电池析氢。

（3）镍氢电池的存放。保存镍氢电池应在充足电后，如果在电池中没有储存电能的情况下长期保存电池，将使电池负极储氢合金的功能减弱，并导致电池寿命减短。