更适合于混合动力车辆使用的电池——镍氢电池技术分析钜大锂电

汽车动力镍氢电池自上世纪末本世纪初随着混合动力车辆的发展而走上电池产品舞台,1992年起日本松下公司开始为丰田公司混合动力车辆开发混合动力车用动力镍氢电池,1997年实现了世界上第一款商用混合动力车辆——Prius的批量销售,使车用动力镍氢电池开始了迅猛的发展势头,至今累计在世界范围内销售了超过400万辆装配镍氢电池混合动力车辆,2012年丰田公司的Prius品牌车辆达到供不应求的局面。同样是在863项目的支持下我国在本世纪初开始了车用动力镍氢电池的研发和产业化工作,科力远集团、春兰集团、湖南神州、中炬森莱等企业成为了主要的汽车动力镍氢电池的研发、生产、和销售企业,为中国的混合动力客车、轿车提供了大量的电池产品。

动力镍氢电池不使用汞、镉、铅等重金属添加剂是真正的绿色环保电池,其具有宽温区使用范围、大电流充放电能力,特别适合混合动力车辆需求,值得一提的是该电池的组成材料98%以上都可以实现方便的回收,为实现资源的循环利用提供了有力的条件。因此该电池是适用于混合动力车辆的成熟的先进动力电池。

2、镍氢电池具备的优秀性能

镍氢电池具备了在混合动力车辆上应用的能力,其优秀的比功率和比能量特性使其实现了容量和动力性能的良好融合。作为非常适合于混合动力车辆应用的镍氢电池还具备如下的性能特点:

1)高倍率、大电流充放电性能优良

镍氢电池使用的为水性离子电解质,其主要成分为高浓度KOH水溶液,该种电解质有着非常好的离子导电性,这一特点决定了镍氢电池可以具有非常低的内阻。经过多年的研究,将极板比表面积优化设计、极板导流结构设计、极板基体材料设计、电池内部导流结构设计等改进工作,进一步降低电池内部电阻;另外,通过材料本体优化技术如覆钴球形氢氧化亚镍材料、高导电性发泡镍材料、正负极配方优化等技术的实现,使得在电池电化学体系范围内降低了反应的极化阻抗,进一步提升了电池的大电流性能。现在应用于混合动力轿车领域容量在6Ah左右的动力镍氢电池都可以达到25倍率以上放电、15倍率以上的充电特性,应用于混合动力客车领域容量在40Ah左右的动力镍氢电池可以达到15倍率以上放电、10倍率以上充电的大电流特性。最先进的混合动力轿车用动力镍氢电池的放电比功率达到1350W/kg以上。

2)使用温度范围广

动力镍氢电池可以实现在-20℃到50℃,范围达到70℃的正常应用,也可以实现在-40℃到60℃的有条件应用。这种宽温度使用范围是对镍氢电池正极、负极和电解液的综合调整的结果。通过对正极进行配方和材料调整,提升正极的析氧过电位,保证在高温时实现氧的推迟析出,进而提升有效反应的效率,保证电池性能;在负极通过对合金的成分和加工工艺的优化,提升合金的低温性能,提升氢原子在合金内部的扩散能力,保证了合金的低温性能;通过电解液优化,提升电解液的导电率,进一步降低电解液冰点,进一步提升了电池的低温特性。镍氢电池具备的这种宽的温度使用范围为车辆应用提供了有力保证,消除了车辆使用的地域限制,为混合动力车辆的推广提供了有力的技术支持。

3)耐过充电、过放电性能

镍氢电池的耐过充电过放电特性是电池自身的反应体系决定的,镍氢电池在正常和过充电、过放电过程中的电化学反应如下:

正常充电时:

正极反应:Ni(OH)2+OH-→NiOOH+H2O+e-

负极反应:M+H2O+e-→MH+OH-

总反应:M+Ni(OH)2→MH+NiOOH

正常放电时:

正极:NiOOH+H2O+e-→Ni(OH)2+OH-

负极:MH+OH-→M+H2O+e-

总反应:MH+NiOOH→M+Ni(OH)2

过充电时:

正极:4OH-→2H2O+O2+4e-

负极:4M+4H2O+4e-→4MH+4OH-

4MH+O2→4M+2H2O

总反应:无物质消耗

过放电时:

正极:H2O+e-→1/2H2+OH-

负极:MH+OH-→H2O+M+e-

M+1/2H2→MH

可见,无论是在正常反应条件下还是在过充电、过放电反应条件下镍氢电池反应只是物质在电池正负极之间的转移,不会消耗电池的电解液和电池的内部成分,可以实现电池内部物质的自平衡,这就从原理上保证了电池具备良好的过充电和过放电特性。镍氢电池的负极是由50%左右的镍组成的,在不断的电化学反应过程中实现了镍在合金表层的富集,由于在电化学体系下镍为电化学反应的优良催化剂,加之在电池设计过程中考虑到电池的动力学特性,设计了放电储备、充电储备,就保证了在过充电、过放电反应过程中可以更加有效的提升电池的耐过充过放性能。优良的耐过充过放电性能大幅度的提升了电池使用的安全性能。

4)高安全性

镍氢电池是目前发现的动力电池中安全性最高的电池,在过充电、过放电、挤压、针刺、短路、加热等极端恶劣的条件下也能保证其良好的安全性能,做到不爆炸、不起火。这主要是因为镍氢电池的电解液是水性电解液,且电解液的加入量相对较多,难以出现电解液干涸的情况,在电解液完全挥发前电池的温度不会出现大幅度的上升,同时镍氢电池的正负极属于在常温条件下相对稳定的材料,在有电解液存在时不会形成自燃。此外镍氢电池都有金属或塑料外壳与外界隔绝,形成了相对密闭的条件,有效地保护了电池的内部成分,即使在受到外力破坏时,电池外壳也能实现只有极少部分电极会与外界接触。综上,镍氢电池无论从原理还是结构上都可以保证有良好的安全性能。

挤压试验针刺试验

短路试验过充电试验

在混合动力汽车这样一个对安全性要求极高的应用领域,镍氢电池的这种安全性保证了车辆在出现碰撞、翻滚等恶劣事故时,不会因为电池自身的缺陷产生再次伤害,有效的保证了驾乘人员的人身安全。

5)中国形成了完整、成熟的镍氢电池产业链

在镍氢电池快速发展的过程中,在中国形成了一大批原材料研发和生产企业,其中的典型代表有科力远(发泡镍产品)、河南科隆及湖南金天(球形氢氧化镍产品)、厦门钨业及辽宁鑫普(储氢合金粉产品),这些企业生产的产品已经广泛的应用于国内、国际的镍氢电池产品,SAYO、Panasonic、Corun等公司都在批量应用这些企业的产品。

作为致力于在镍氢电池领域长足发展的企业,科力远公司构建了自上游的金属矿藏、中游的发泡镍产品、下游的民用、动力镍氢电池产品的产业链,牢牢把握了材料这一涉及到整个行业发展的龙头。同时,中国是世界稀土储量和产量最大的国家,金川公司是世界第三的镍钴生产企业,拥有丰富的稀土资源,这为中国镍氢电池产业的发展提供了必要的资源条件。

6)电池回收率高,回收价值大,实现资源循环使用

3、镍氢电池管理系统是简单化的管理系统

混合动力车用电池组是由几十到两三百只电池串联组成的电池系统。这就要求必须有性能优越的电池管理系统来合理的管理电池。经过20年的不断研究,科技工作者充分掌握了动力镍氢电池的各项性能,并结合电池的特性制定了电池的管理策略,随着对电池性能研究的不断深入,电池管理系统的复杂度也在不断的降低。动力镍氢电池研发是伴随混合动力车辆的研发同步进行的,这也保证了其电池管理系统开发起步较早,并经过了20年的开发,形成了相对成熟的管理系统产品。最为关键的是由于镍氢电池自身对环境、过充过放等恶劣使用条件的容忍度高,使得这种电池可以实现以电池模块为监控的最小单元,不用进行单体电池的监控和均衡,这从本质上降低了电池管理系统的复杂度。镍氢电池属于发热型电池,结合它优秀的低温特性,保证了这种电池即使在低温条件下也不需要使用外界能源进行加热,进一步降低了管理系统的难度。

丰田公司经过多年的研究将电池组的管理系统与整车管理系统有机结合,实现了BMS和ECU的一体化,进一步降低了电池管理系统的复杂度,为其他厂家电池管理系统的开发提供了有效地参考方向。

4、镍氢电池实现了全自动生产

经过20年的发展,镍氢电池形成了完整成熟的自动化制造生产体系。并在日本PEVE、三洋和湘南CorunEnergy株式会社三家公司得以实际应用,所生产的电池达到了非常高的一致性,代表了目前世界上动力电池的最高水平。我国经过多年的研究开发,电池加工制造设备自动化程度得到了非常大的提升,但相对于日本企业还有很大的差距。2011年科力远对日本松下旗下的湘南工厂打破了这种局面,大大提升了中国镍氢电池的自动化生产技术,随着科力远公司对日本湘南工厂的技术消化吸收完成科力远将成为动力电池企业,其电池生产的自动化水平也将达到世界水平。

5、HEV车辆是当前最能实现市场化的节能与新能源车辆

上图为目前世界范围内销售的主要混合动力车型,也是主要的节能与新能源车型。HEV车辆已经累计销售400多万辆,其中绝大多数装备动力镍氢电池,我国一汽、长安、奇瑞、华普、东风等汽车生产企业在混合动力领域也投入大量资源进行研发和产业化,形成了小批量示范应用的产品,为后续的市场开发做好了技术和产品准备;从我国产业政策方面看,2012年4月18日出台的《节能与新能源车发展规划》将混合动力车定位为普及推广的产品,将EV和PHEV定位为培养发展的产品。由此可见无论是市场选择还是政策选择,混合动力车辆都将是率先实现批量应用的产品。

6、PHEV、EV还需要更多的技术积累和研发

从我国电网结构看,有70%左右为火电站,本身存在较为严重的污染,如果在现阶段就大力发展纯电动车辆相当于是将燃油的车改为了烧煤的车,其带来的污染程度和能源的利用率将更低。因此在太阳能、风能等新能源发电技术尚未成熟和批量并网前发展纯电动车辆还需要商榷。

7、形成Ni-MH和锂电的和谐发展关系

镍氢电池是更适合混合动力车辆应用的电池体系,而锂电池是更适合于PHEV及EV应用的电池体系,两者是互补的关系,因为从技术的角度看,混合动力技术是纯电动技术的基础;从市场的角度看,混合动力车适用于长途运行,而纯电动车则适用于城市通勤车;因此在确定未来交通工具的发展路线时,就更要仔细研究不同电池的应用特性将适合的电池应用于适合的领域,发挥其最大价值:

pNi-MH具有更成熟的技术,大量普及混合动力车,反过来会促进纯电动汽车的发展;

p从目前的情况看,纯电动车的成本离市场化需求还有相当大的差距;

THE END
1.盘点日常驾驶舒适的高性能跑车品牌,驾驶乐趣与实用性的完美结合3、动力方面,Q50L搭载了一台3.0升V6双涡轮增压发动机,最大功率为268马力,最大扭矩为336牛·米,这台发动机能够提供强劲的动力输出,让车辆在加速时更为迅猛,车辆还配备了7速自动变速器,换挡平顺快速,为驾驶者带来更加流畅的驾驶体验。 4、购买Q50L后,尽管排量不大,但高功率发动机的动力加上双叉臂悬挂,驾驶起来非https://vqaq.com/1B4BDF8Ec24b.html
2.全球公认最耐开耐用车全球公认不烧机油的车排名在线车辆信息和销售提供商ISeeCars 最近分析了2021 年售出的超过1490 万辆汽车,并确定了哪些车型的行驶里程超过200,000 英里的车辆最多。 为了找出在路上行驶时间最长的15 辆车,Wallst 24/7 回顾了iSeeCars 的最新分析。对于不同的车型,遵循行驶里程超过200,000英里的车辆的百分位排名。价格基于参考《汽车与驾驶员https://www.pcauto.com.cn/cxxj/3832/38325357.html
3.开到报废都开不坏的六款车型#抖音二手车#二手汽车开到 报废 都开不坏的 六款 车型 #抖音二手车 #二手汽车推荐 #抖音汽车评测 #二手车推荐视频 #家用车推荐https://www.dongchedi.com/article/7445808112776400166
4.5~10万紧凑级二手车怎么选?想要省油耐开可以考虑这10款想要省油耐开可以考虑这10款 要是有一辆代步汽车会给生活带来更好的便利,选择购买一辆10万以内口的二手车是一个非常不错的选择,可以选购一辆实用性汽车。以下就给朋友介绍以下注意事项和推荐。 购买二手车最怕的就是遇到大事故车,泡水车或者精修车,表面上看是非常新的但是金玉其外败絮其中,购买后后期就会不断的https://www.yoojia.com/ask/17-11645040583053446874.html
5.实验室安全考试题库C.不躺卧吸烟和乱扔烟头,最好不在宿舍抽烟 D.离开宿舍时拔下电源插头 参考答案:ABCD 3.当打开房门闻到燃气气味时,首先应迅速( ),以防止引起火灾。 共 2209 题 A.打开燃气灶具查找漏气部位 B.打开门窗通风 C.拨打119向消防队报警 参考答案:B 4.下列说法有错的有:共 2209 题 https://blog.csdn.net/weixin_45003899/article/details/128193798
6.工程主要材料要求9篇(全文)通过对相关工程实践经验的分析认为, 建筑工程施工期间出现质量问题与缺陷的最主要原因是材料 (主要应用材料) 的质量存在漏洞, 存在质量缺陷的材料由于没有被及时发现并加以处理, 在投入建筑施工实际工作后, 导致大量的质量问题产生, 或给建筑工程的后期使用埋下严重的安全隐患。结合以上分析认为, 为了从根本意义上确保https://www.99xueshu.com/w/file6s58s56t.html
7.《道路车辆汽车电缆第3部分:交流30V或直流60V单芯铜导体电缆的试样任一端最大收缩量应不超过2mm。 5.5.7低温卷绕 试样应在额定温度等级的下限温度处放置4h。 试样卷绕后,应不露导体。 试样在环境试验后的耐电压(5.3.4)期间,应不击穿。 5.5.8冷冲击 试样应按表5中要求的重锤重量进行试验。 试样冲击后,应不露导体。 试样在环境试验后的耐电压(5.3.4)期间,应不击穿。 https://www.renrendoc.com/paper/318052927.html
8.新手摩托推荐:五羊本田LD125LINK悠享从容!,摩托范其中CBS版本售价10,980元,配备CBS(联合制动系统),在骑行者只操作一个制动器时,系统会自动分配制动力,提高制动效率和稳定性。ABS版本售价12,180元,配备ABS(防抱死制动系统),在急刹车时防止车轮抱死,通过快速反复施加和释放制动压力,保持车轮转动,从而确保车辆在紧急制动时的可控性和稳定性。 https://www.58moto.com/article/3673/10201448.html
9.顾虑当你发现车辆畅通了, 你可曾想过,为此而付出辛勤劳动, 默默无闻无私奉献着的公路人? 为了早日缓解公路的拥挤和堵塞, 是他们,在晨曦中将路基一层一层的铺起, 是他们,披星戴月奋战在施工战线的最前沿。 夏日,骄阳似火,他们挥汗如雨; 寒冬,狂风呼啸,他们艰难前行。 https://www.meipian.cn/1t1ow8ex
10.腐烂国度2主宰版怎么改装车辆腐烂国度2巨霸版改装车辆推荐腐烂国度2巨霸版改装车辆推荐一览 修厂可以改装车辆,必须学习机械学的分支汽修学,必须学习机械学的分支汽修学,必须学习机械学的分支汽修学,车改装以后都非常耐撞。 1.大头领 (点击图片查看大图) 军用皮卡改装而成(不是普通皮卡)前面有个大铲子,耐撞,血厚,后备箱6格,小编最喜欢的一个。 https://mip.ali213.net/gl/html/417919.html
11.道路车辆外部照明和光信号装置环境耐久性征求意见稿.pdf动试验、耐润滑油耐燃油和耐清洗液试验、光源辐照试验、雾气试验、高加速寿命试验等要求。 本文件适用于M、N、O和L类机动车和挂车辆外部照明和光信号装置(回复反射器除外)。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件, https://max.book118.com/html/2024/0109/6203025211010032.shtm
12.科二溜车扣多少分反之,如果考生的车辆在完成倒车入库之前,已经被判定为“场内碰撞”或者“场外碰撞”等情况,则溜车行为不再计算扣分,而直接判定为考试失败。在科二考试过程中,溜车行为往往会给考生带来较大的压力,因此参加考试的驾驶学员需要提前多加练习,熟练掌握倒车入库的技巧和注意事项,从而最大限度地避免溜车现象的出现。总之,https://www.ybjk.com/ks/mkcljk.htm
13.电动道路车辆用铅酸蓄电池(GB/T18332.1本标准规定了电动道路车辆(包括电动汽车、电动摩托车等)用铅酸蓄电池(以下简称蓄电池)的要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。 本标准适用于电动道路车辆用额定电压12 V的铅酸蓄电池。 2.引用标准 下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有https://www.dghoppt.com/news/8412.html