镍氢电池是20世纪90年代发展起来的一种新型绿色电池。镍氢电池是以镍氧化物作为正极,储氢金属作为负极,碱液(主要为氢氧化钾)作为电解液制成的电池,如图2-4所示。这种电池是早期镍镉电池的替代产品,由于无镉,因此不存在重金属污染问题,被称为“绿色电池”。镍氢电池大大减少了镍镉电池中存在的“记忆效应”,这使镍氢电池的使用更加方便,循环使用寿命更加长久。此外,镍氢电池还具有电容量高、放电深度大、耐过充和过度放电、充电时间短等明显的优点。
镍氢电池由氢离子和金属镍合成,电量储备比镍镉电池多30%且更轻,使用寿命也更长,镍氢电池的价格比镍镉电池要贵好多,性能比锂离子电池要差。
图2-4 镍氢电池
1.镍氢电池的特点
镍氢电池具有无污染、高比能量、大功率、快速充放电、耐用性好等许多优异特性。与铅酸蓄电池相比,镍氢电池除具有比能量高、质量轻、体积小、循环寿命长的特点以外,还具有以下特点:
(1)比功率高。目前商业化的镍氢功率型电池能做到1350W/kg。
(2)循环次数多。目前应用在电动车上的镍氢动力电池,80%放电深度(DOD)循环寿命可以达100次以上,为铅酸蓄电池的3倍以上,100%的DOD循环寿命在500次以上,在混合动力汽车中可使用5年以上。
(3)无污染。镍氢电池不含铅、镉等对人体有害的金属,为21世纪“绿色环保电源”。
(4)耐过充过放。
(5)无记忆效应。(www.daowen.com)
(6)使用温度范围宽。正常使用温度范围:-30~55℃;储存温度范围:-40~70℃。
(7)安全可靠。短路、挤压、针刺、安全阀工作能力、跌落、加热、耐震动等安全性、可靠性试验无爆炸、燃烧现象。
2.镍氢电池在汽车上的应用
(1)混动汽车方面。
镍氢电池的自放电率高,常温下30天不使用时,电池的放电容量只有额定容量的65%~70%;比能量较小,极限值为80W·h/kg,使得镍氢电池续航能力较低,主要用在混合动力汽车上,最佳的例子就是丰田的 Prius,该车使用了特别的充放电程序,使电池充放电寿命达到10年。其他使用镍氢电池的混合动力汽车有本田洞察者、福特翼虎、雪佛兰迈锐宝、本田思域等。
(2)纯电动汽车方面。
虽然在重量上镍氢电池比锂离子电池重,但仍然有部分纯电动汽车使用镍氢电池,如本田飞度、福特 Ranger、Vectrix等。
(3)怠速停止车用能量再生系统。
目前各厂家研发采用镍氢电池的怠速停止车用能量再生系统,该系统是在通常配备的铅酸蓄电池的基础上组合使用镍氢电池,将减速时产生的能量存储在镍氢电池中再利用,这样不但能提高燃效,还能减轻铅酸蓄电池的负担,延长铅酸蓄电池的寿命。
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