动力电池的基本功能是储能。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。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。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。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。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。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。

镍氢电池充电曲线

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。