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混动大巴的镍氢电池才最安全

2021-05-17   点击量:243

曾经有一段时间,产业界有关镍氢电池是落后电池的论断甚嚣尘上。考量汽车动力锂电池最重要的两项指标是安全性和成本,实际上,镍氢电池是目前被认知的三大电池体系中最为成熟最具商业应用价值的一款电池,广泛应用在混合动力汽车上。丰田混合动力汽车中,有90%以上使用的就是镍氢电池,经过市场的长期检验,没有发生一起安全事故。技术成熟的镍氢电池,仍然是混动大巴动力锂电池的主流。


镍氢电池是安全成熟的汽车动力锂电池


目前用于混动大巴上的电池大致有铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池三类。铅酸电池质量重,不能快充深放,循环寿命短;锂离子电池具有大电流性能差,价格高,存在安全问题,目前还不适于混合动力汽车的发展。那么,镍氢电池当之无愧地成为混动大巴的首选。


镍氢动力锂电池具有无污染、安全性高、高比功率、可循环再利用、长寿命、无记忆效应等优异的综合特性,是混合动力汽车所用电池体系中唯一被实际验证并被商业化、规模化的电池体系,全球已经批量生产的混合动力汽车全部采用镍氢动力锂电池体系。


截止2014年底,使用镍氢电池的混合动力汽车比例高达73%,全球搭载镍氢电池的油电混合动力汽车已超过720万辆,商业化混动汽车的代表是丰田的普锐斯。镍氢动力锂电池是目前公认的混合动力汽车的首选。


在混合动力上,镍氢电池相比锂电的优势就是安全性、寿命、成本,尤其是它的大功率充放。它的缺点是能量密度相对低些,也就是同等功率重量上略重些,不过这在普通混合动力汽车上是能接受的。


从目前来看,锂离子电池的技术瓶颈没有完全突破,电池技术仍然是纯电动汽车的核心瓶颈。锂离子电池稳定性不够,许多电池在使用一段时间后性能下降很快,要更换电池,而电池本身的价格又很高。目前市场上电池能量密度偏低,导致整车质量过重、成本偏高和续驶里程不长。除非这个技术提高2到4倍,做到300瓦时/公斤,把成本降低到一两百美元以下,才能满足未来纯电动汽车大规模推广的要求。同时,电池的安全性也是消费者十分关注的。纯电动汽车电池起火爆炸的事件一再发生,让消费者对其安全性大打折扣。


十年时间验证镍氢电池的坚强


有关混动车所使用的镍氢电池组寿命,是众多质疑中最难回答的。尽管有很多实验室测试报告为电池组寿命正名,但只有大量用户真实使用,用时间来证明才最有说服力。


混动车上的镍氢电池组寿命究竟如何?十年过去是否已经如流言所预测的相同换过三次电池呢?美国《消费者报告》跟踪超过3.6万辆普锐斯车主的调查反馈得出的结论是:非常可靠,而且使用成本非常低。美国《消费者报告》杂志曾经做了个有趣的测试:用一场前后横跨十年的比较,来验证镍氢电池的坚强。


《消费者报告》用一辆行驶10年33万公里的第一代普锐斯和十年前仅行驶3200公里的第一代普锐斯新车进行相同标准测试的比较。其中油耗测试采用《消费者报告》自身制定的测试循环,性能测试环节则全面测试了各种情况下的加速性能。


测试结果显示,使用了10年行驶33万公里的旧车与新车,无论是在油耗性能还是在动力性能,都保持在同一水平,说明混动系统和镍氢电池组仍然工作正常。而且即便使用十年/33万公里的第一代普锐斯,其镍氢电池组从未更换过,人们十年前所质疑因电池容量衰减将大幅影响油耗和动力性能的情况也没有出现。值得指出的是,这辆行驶33万公里的普锐斯不仅电池是原装的,发动机,变速器,甚至连减震器也同样是原装的。


国产镍氢汽车电池更要政府扶持


新能源汽车的技术路线之争是一个世界性难题,相关于目前国内大力推进的纯电动技术,混合动力无论是技术成熟度还是市场普及度都更具有优势。混合动力(HEV)由于无需改变消费应用模式,又能大幅提升燃油经济性能,降低污染排放,在节能及新能源汽车领域已实现大规模产业化、商业化,市场份额遥遥领先。


截至2014年底,全球新能源汽车(含HEV、PHEV、EV)保有量已突破1000万辆,而混合动力汽车(含PHEV与HEV)占据92%的绝对份额,并且市场需求持续上升。镍氢电池由于技术成熟、大功率特性好并且安全稳定,已成为节能及新能源汽车领域的主流电池体系,是HEV的最优选择。


一份市场研究报告显示,镍氢电池最大的应用市场是混合动力车(HEV)领域,市场份额占到了56%。以松下和三洋电机为代表日本公司的逐步退出,使得我国公司镍氢电池的产销量迅速占据了全球的70%以上。我国镍氢电池公司重要包括科力远、超霸、比亚迪、环宇、豪鹏、力可兴、三普、迪生、三捷、量能、格瑞普等。要注意的是,我国公司的市场占比虽然在提高,但本身的产销量却呈现下降态势。据统计,我国镍氢电池产值和产量的高峰年份是在2008年,此后几年均在下降。2011年,我国镍氢电池的产值、产量分别为55亿元、9.5亿只,与2008相比分别下降15.38%、26.36%。产品规模的缩小使得镍氢电池更不具规模经济。特别值得注意的是,在混动大巴车载镍氢电池及其关键材料方面,由于技术难度大、门槛高,自主创新难以突破,更要政府扶持。


混合动力汽车本身是一个系统工程,涉及多方面的领域,作为基础核心零部件的电池系统存在的问题最大,其改进提高成为了发展混合动力汽车的最为重要的技术关键和大规模产业化的关键制约因素。国内混合动力锂电池的发展起步较晚,经过近十年的积累,虽然单体电池生产技术已接近国际水平,但在电池包集成的一致性、循环寿命、稳定性等基础性能方面与国外存在较大差距。国内混合动力锂电池产业还没形成规模化与批量化,自动化程度较低,且汽车整车厂对动力锂电池的要求很高,需求量不大,进一步限制了我国混合动力锂电池产业的发展,急需国家的政策倾斜与扶持。


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钜大特种电池工程研究院

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