混合動力汽車車用鎳氫動力電池技術

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峻問題。蓄電池技術和氫氣的制取、運輸、儲存、成本等嚴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

　　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：
　?。?）大功率充放電能力：質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，相對、于比能量要求，混合動力汽車對比功率要求更高。
　?。?）充放電效率：動力電池中能量的循環(huán)必須經過充電-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重要的作用。
　?。?）相對穩(wěn)定性：動力電池應當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。

　　2.車用動力電池的主要指標

　　評價混合動力汽車車用動力電池技術的指標主要有以下幾點：
　?。?）質量比功率（W/kg）：電池的質量比功率代表每千克質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鍵的因素，因為電池的電耗盡后可以在內燃機工況下重新進行充電。
　?。?）質量比能量（Wh/kg）：標志著純電動模式下的續(xù)駛能力。
　?。?）循環(huán)次數：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，動力電池中的化學物質就要發(fā)生一次可逆性的化學反應。隨著充電和放電次數的增加，動力電池中的化學活性物質會發(fā)生老化，逐漸削弱其化學功能，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)次數是衡量動力電池壽命的重要指標，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含量、材料、制作方法和生產規(guī)模有關，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。