混合動力汽車車用鎳氫動力電池技術(shù)

隨著人類環(huán)保意識的不斷增強，石油資源逐年減少，油價逐步攀升，降低汽車污染和節(jié)約能源已成為世界各國政府面臨的嚴(yán)峻問題。蓄電池技術(shù)和氫氣的制取、運輸、儲存、成本等嚴(yán)重制約了電動汽車和燃料電池汽車的發(fā)展，因而混合動力汽車應(yīng)運而生。在混合動力汽車中，由于采用了高功率的能源儲存裝置（蓄電池、超級電容等）能向汽車提供瞬時的能量而可減小發(fā)動機尺寸，提高效率，降低排放和燃油消耗，且可在進行制動和減速時回收能量。鉛酸電池質(zhì)量重，不能快充深放，循環(huán)壽命短；鋰離子電池具有大電流性能差，價格高和安全性問題，目前還不適于混合動力汽車的發(fā)展。鎳氫電池具有高比功率、電流充放電大、無污染、安全性能好等特點，廣泛應(yīng)用在混合動力汽車上。
　　

一、混合動力汽車對動力電池的要求及其主要指標(biāo)

　　1.對動力電池的要求

　　動力電池一般指具有較高的容量和輸出功率能力，可用作電動車、輛驅(qū)動電源的兩次電池。一般情況下，混合動力汽車車用動力電池進行的是頻繁、淺度的充放電循環(huán)。在充放電過程中，電壓、電流可能有較大的變化。針對這種使用特點，混合動力系統(tǒng)對電池有以下、特別要求：
　　（1）大功率充放電能力：質(zhì)量比功率和體積比功率是衡量蓄電池快速充放電能力的指標(biāo)，相對、于比能量要求，混合動力汽車對比功率要求更高。
　　（2）充放電效率：動力電池中能量的循環(huán)必須經(jīng)過充電-放電-充電的循環(huán)，高的充放電效率對保證整車效率具有至關(guān)重要的作用。
　?。?）相對穩(wěn)定性：動力電池應(yīng)當(dāng)在快速充放電和充放電過程變工況的條件下保持性能的相對穩(wěn)定，使其在動力系統(tǒng)使用條件下能達到足夠的充放電循環(huán)次數(shù)。

　　2.車用動力電池的主要指標(biāo)

　　評價混合動力汽車車用動力電池技術(shù)的指標(biāo)主要有以下幾點：
　　（1）質(zhì)量比功率（W/kg）：電池的質(zhì)量比功率代表每千克質(zhì)量的電池能提供的功率。它的大小決定電池所能輸出的最大功率，標(biāo)志著汽車的加速性能和最高車速，對電動汽車的動力性能等有直接影響。在混合動力汽車中，電池的比功率是最關(guān)鍵的因素，因為電池的電耗盡后可以在內(nèi)燃機工況下重新進行充電。
　　（2）質(zhì)量比能量（Wh/kg）：標(biāo)志著純電動模式下的續(xù)駛能力。
　　（3）循環(huán)次數(shù)：動力電池的工作是一個不斷充電-放電-充電-放電的循環(huán)過程，每充電和放電一次，動力電池中的化學(xué)物質(zhì)就要發(fā)生一次可逆性的化學(xué)反應(yīng)。隨著充電和放電次數(shù)的增加，動力電池中的化學(xué)活性物質(zhì)會發(fā)生老化，逐漸削弱其化學(xué)功能，降低動力電池的充電和放電的效率，最后部分或完全喪失其充電和放電功能。動力電池的工作循環(huán)次數(shù)是衡量動力電池壽命的重要指標(biāo)，對動力電池的使用有直接影響。
　?。?）成本：電池的成本與電池的新技術(shù)含量、材料、制作方法和生產(chǎn)規(guī)模有關(guān)，目前新開發(fā)的高比功率的動力電池成本較高。
　　

二、鎳氫動力電池的特點

　　目前，世界上已開發(fā)的主要動力蓄電池性能如表1所示。

　　鎳氫電池的正極采用金屬氫氧化鎳，負(fù)極使用錫氫合金。鎳氫動力電池具有無污染、高比能、大功率、快速充放電、耐用性等許多優(yōu)異特性。與鉛酸電池相比，鎳氫電池具有比能量高、重量輕、體積小、循環(huán)壽命長的特點；與鎳鎬電池相比，其比能量是鎳鎘電池的兩倍。另一大優(yōu)點就是鎳氫電池不含有鎘、鉛這類有毒金屬，其中一些金屬還有較高的回收價值，可稱為綠色能源。