說(shuō)到混合動(dòng)力，除了本田這個(gè)后來(lái)者外，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)靠譜的就是最早將這一技術(shù)帶到我國(guó)的豐田。顯然豐田正是吃了這個(gè)甜頭，2019年一月，第八代凱美瑞銷量達(dá)到了19720輛，其中混合動(dòng)力車型占比為21%。而售價(jià)更為親民的緊湊級(jí)車型雷凌，一月銷量達(dá)26681輛，其中混合動(dòng)力車型占比也達(dá)到了20%。

但關(guān)于混合動(dòng)力汽車，不少消費(fèi)者依舊存在一個(gè)疑問(wèn)，為何在絕大多數(shù)新能源汽車（如特斯拉、蔚來(lái)、比亞迪等）都使用鋰離子電池，豐田還一味專注于使用鎳氫電池？在我們?nèi)粘Ｊ褂玫纳钣闷吩缫咽褂娩囯x子電池的今天，使用鎳氫電池是否顯得過(guò)時(shí)，這是出廠出于降低生產(chǎn)成本的做法嗎？事實(shí)上，混合動(dòng)力汽車使用鎳氫電池有著相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，不僅豐田，包括福特、通用等諸多品牌的混合動(dòng)力汽車大多選擇鎳氫電池作為電能的存儲(chǔ)介質(zhì)。

我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾妷簽?.2V一節(jié)的充電電池，就是鎳氫電池。

1電池千萬(wàn)種，安全第一條

鎳氫電池之所以能成為一眾汽車的首選，中重要的是其具有無(wú)可比擬的安全可靠性能。一方面，鎳氫電池電解液為不可燃的水溶液。另一方面，鎳氫電池的比熱容、電解液蒸發(fā)熱相對(duì)較高、而能量密度相對(duì)較低，這意味著即使發(fā)生短路、刺穿等極端異常情況，電池溫升幅度也不大不會(huì)引起燃燒。最后，作為一款較為成熟的電池產(chǎn)品，鎳氫電池的產(chǎn)品質(zhì)量控制難度低，良品率較高。

截至2014年底，全球超過(guò)73%的混合動(dòng)力汽車采用鎳氫電池，總數(shù)超過(guò)800萬(wàn)輛，這些混合動(dòng)力汽車在使用過(guò)程中，并出現(xiàn)過(guò)因電池引起的嚴(yán)重安全事故。而作為商業(yè)化混動(dòng)汽車的代表豐田普銳斯，得益于出色的充放電程序，這些車在使用十年后電池也沒(méi)有出現(xiàn)明顯的壽命衰減。因此，成熟的鎳氫電池，是目前最具商業(yè)應(yīng)用價(jià)值的電池。

國(guó)外有測(cè)試人員對(duì)普銳斯的電池組進(jìn)行人為的不斷電充電測(cè)試，電池組也沒(méi)有因此而引起嚴(yán)重的安全事故。

2淺充電造長(zhǎng)壽命

其次是鎳氫電池具有良好的快速充放電性能。混合動(dòng)力汽車的電池容量都不大，例如最新的第八代凱美瑞雙擎，電池容量?jī)H有6.5千瓦時(shí)，相比插電混動(dòng)動(dòng)輒10千瓦時(shí)以上的電量，容量少了一半以上。而由于混合動(dòng)力系統(tǒng)的工作方式，要不停地對(duì)電池進(jìn)行快速充放電，而在這種工況下，鎳氫電池相比鋰離子電池更加有優(yōu)勢(shì)。

盡管鎳氫電池的能量密度只有鋰離子電池的60-80%（鋰離子電池為100J/m³），但由于鎳氫電池的特點(diǎn)對(duì)安全保護(hù)，溫度控制等要求更低，因此無(wú)需大體積就能輕松在混合動(dòng)力汽車上找到自己的容身之所。

混合動(dòng)力汽車特殊的動(dòng)力系統(tǒng)，在合理的動(dòng)力輸出策略之下，在行駛過(guò)程中一般只會(huì)用到電池容量的10%，即使最極端的情況，電池最大用量大概只能是40%。換言之，電池有約60%的電量是永遠(yuǎn)動(dòng)用不到，這種稱為淺充電的電池管理策略，這關(guān)于從鎳鉻電池改善而來(lái)的，電池記憶效應(yīng)大幅改善的鎳氫電池而言，能極大地延長(zhǎng)其使用壽命，充放電循環(huán)次數(shù)可達(dá)10000次以上。

美國(guó)《消費(fèi)者報(bào)告》曾對(duì)調(diào)查了超過(guò)3.6萬(wàn)位普銳斯車主，得出的結(jié)論是，車輛可靠性高，而且使用成本非常低。對(duì)此，《消費(fèi)者報(bào)告》用一輛行駛10年33萬(wàn)公里的第一代普銳斯和十年前僅行駛3200公里的第一代普銳斯新車進(jìn)行相同標(biāo)準(zhǔn)的油耗測(cè)試以及性能測(cè)試。結(jié)果顯示，使用了10年行駛33萬(wàn)公里的舊車與新車無(wú)論是在油耗性能還是動(dòng)力性能都保持在同一水平，說(shuō)明鎳氫電池組和混動(dòng)系統(tǒng)仍然工作正常。

使用鎳氫電池的普銳斯混合動(dòng)力汽車，不少海外媒體對(duì)其有著很高的可靠性評(píng)價(jià)。

從2015年新能源汽車（純電動(dòng)與插電式混動(dòng)）在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)開(kāi)始普及至今，因這類采用了鋰離子電池的汽車，在使用一定年限后電池壽命減少，而在冬季低溫環(huán)境下電量出現(xiàn)明顯的衰減，令不少車主在使用中有明顯的續(xù)航焦慮。而這樣的結(jié)果，正是鋰離子電池的特性造成的。因此，車齡在3-4年的新能源汽車，保值率最高的只有45%，相比燃油車最低的60%（同車齡）低不少。

3環(huán)保的電池才能造出環(huán)保的汽車

雖然鋰離子電池沒(méi)有記憶效應(yīng)，但充放電循環(huán)次數(shù)一般只有600次左右，而且在高電流快充快放以及過(guò)充過(guò)放的復(fù)雜使用環(huán)境中，電池壽命大幅下降。另外由于鋰離子電池采用有機(jī)電解質(zhì)溶液，低溫下電阻迅速增大，0℃下性能已大大衰減，不能滿足-10℃下正常使用要求。反觀鎳氫電池，由于采用堿性電解質(zhì)水溶液，其工作溫度可低至-40℃，因此在冬季，混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)等性能也沒(méi)有明顯變化。

鎳氫電池的成分較少，回收價(jià)值高，回收難度小。

最后，由于鎳氫電池不含劇毒物質(zhì)，對(duì)環(huán)境更加友好。鎳氫電池的重要成分為鎳、稀土，回收價(jià)值高（有殘余價(jià)值），回收難度小，基本可全部回收再利用，實(shí)現(xiàn)材料可持續(xù)發(fā)展，被稱為是最具有環(huán)保效果的電池。

反觀鋰離子電池，回收難度就高得多。鋰離子電池自身的化學(xué)活潑特性，是其回收的技術(shù)路線相當(dāng)復(fù)雜，電池必須先進(jìn)行預(yù)處理，包括放電、拆解、粉碎、分選。拆解之后的塑料和金屬殼體可以回收，但代價(jià)高昂：因?yàn)闅堄嚯妷喝匀桓哌_(dá)數(shù)百伏（不包括18650電池），并有一定危險(xiǎn)性；電池殼體為了安全要，封裝為不可自拆卸的形式，打開(kāi)頗費(fèi)功夫；另外，鋰離子電池正極材料也是五花八門(mén)，對(duì)回收用的酸堿溶液要求高。以目前的技術(shù)，鋰離子電池回收無(wú)疑是一樁賠本的買(mǎi)賣(mài)。

除了上述這些，鎳氫電池還有放電特性平穩(wěn)，放電曲線平滑，發(fā)熱量小等優(yōu)勢(shì)。因此，在電池技術(shù)未有重大突破之前，這種能量密度相對(duì)較低的鎳氫電池，依舊是對(duì)電池電量要求不高的混合動(dòng)力汽車的最佳拍檔。

鎳氫電池(柱式)是一種性能良好的蓄電池。鎳氫電池分為高壓鎳氫電池和低壓鎳氫電池。鎳氫電池正極活性物質(zhì)為Ni（OH）2（稱NiO電極），負(fù)極活性物質(zhì)為金屬氫化物，也稱儲(chǔ)氫合金（電極稱儲(chǔ)氫電極），電解液為6mol/L氫氧化鉀溶液。鎳氫電池作為氫能源應(yīng)用的一個(gè)重要方向越來(lái)越被人們注意。

由于化石燃料在人類大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用的情況下越來(lái)越少，近年來(lái)，氫能源的開(kāi)發(fā)利用日益受到重視。鎳氫電池作為氫能源應(yīng)用的一個(gè)重要方向越來(lái)越被人們注意。雖然鎳氫電池確實(shí)是一種性能良好的蓄電池，但航天用鎳氫電池是高壓鎳氫電池（氫壓可達(dá)3.92MPa，即40kg/cm2），這樣的高壓力氫氣貯存在薄壁容器內(nèi)使用容易爆炸，而且鎳氫電池還要貴金屬做催化劑，使它的成本變得很貴，這就很難為民用所接受，因此，國(guó)外自70年代開(kāi)始探索民用的低壓鎳氫電池。鎳氫電池分為高壓鎳氫電池和低壓鎳氫電池。高壓鎳氫電池是20世紀(jì)70年代初由美國(guó)的M.Klein和J.F.Stockel等首先研制。用鎳氫電池代替鎘鎳電池并應(yīng)用于各種衛(wèi)星上的趨勢(shì)已經(jīng)形成。

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鎳氫電池正極活性物質(zhì)為Ni（OH）2（稱NiO電極），負(fù)極活性物質(zhì)為金屬氫化物，也稱儲(chǔ)氫合金（電極稱儲(chǔ)氫電極），電解液為6mol/L氫氧化鉀溶液。活性物質(zhì)構(gòu)成電極極片的工藝方式重要有燒結(jié)式、拉漿式、泡沫鎳式、纖維鎳式及嵌滲式等，不同工藝制備的電極在容量、大電流放電性能上存在較大差異，一般根據(jù)使用條件不同的工藝生產(chǎn)電池。通訊等民用電池大多采用拉漿式負(fù)極、泡沫鎳式正極構(gòu)成鎳氫電池。充放電化學(xué)反應(yīng)如下：

正極：Ni（OH）2+OH-=NiOOH+H2O+e-

負(fù)極：M+H2O+e-=MHab+OH-

總反應(yīng)：Ni（OH）2+M=NiOOH+MH

注：氫合金（M）,吸附氫(Hab),反應(yīng)式從左到右的過(guò)程為充電過(guò)程,反應(yīng)式從右到左的過(guò)程為放電過(guò)程。

充電時(shí)正極的Ni（OH）2和OH-反應(yīng)生成NiOOH和H2O，同時(shí)釋放出e-一起生成MH和OH-，總反應(yīng)是Ni（OH）2和M生成NiOOH，儲(chǔ)氫合金儲(chǔ)氫；放電時(shí)與此相反，MHab釋放H+，H+和OH-生成H2O和e-，NiOOH、H2O和e-重新生成Ni（OH）2和OH-。鎳氫電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)為1.319V。

鎳氫電池的重要有6大特性：表現(xiàn)工作特性的充電特性與放電特性，表現(xiàn)儲(chǔ)存特性的自放電特性與長(zhǎng)期儲(chǔ)存特性，表現(xiàn)綜合的循環(huán)壽命特性與安全特性。它們都決定于鎳氫電池的結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)于所處環(huán)境，顯著特點(diǎn)是受溫度與電流影響巨大。

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1、充電特性：當(dāng)鎳氫電池充電電流增大和（或）充電溫度降低時(shí)會(huì)導(dǎo)致電池充電電壓上升。一般在0℃～40℃之間的環(huán)境溫度下采用不大于1C的恒定電流充電，而在10℃～30℃之間充電能獲得較高的充電效率。

假如經(jīng)常在高溫或低溫環(huán)境中對(duì)鎳氫電池充電，會(huì)導(dǎo)致鎳氫動(dòng)電池性能的降低，關(guān)于0.2C以上的快速充電，充電控制措施是必不可少的。反復(fù)的過(guò)充也會(huì)降低鎳氫電池的性能，所以，高低溫以及大電流充電的保護(hù)措施一定要到位。

2、放電特性：鎳氫電池的放電平臺(tái)是1.2V，電流越大，溫度越低，鎳氫電池放電電壓和放電效率都會(huì)降低，鎳氫電池的最大持續(xù)放電電流為1C-2C。

鎳氫電池的放電截止電壓一般設(shè)定在0.9V，IEC標(biāo)準(zhǔn)充放電模式設(shè)定為1.0V，因?yàn)椋?.0V以下一般還可以供應(yīng)穩(wěn)定的電流，而0.9V以下還可以供應(yīng)略小一些的電流，因此，鎳氫電池的放電截止電壓可以看作0.9V~1.0V的一個(gè)電壓區(qū)間，有些鎳氫電池則可以下標(biāo)到0.8V。一般情況下，假如截止電壓設(shè)定得太高，則鎳氫電池容量不能被充分利用，反之，則容易引起鎳氫電池過(guò)放。

3、自放電特性：是指鎳氫電池充足電開(kāi)路（無(wú)負(fù)載）存放時(shí)容量自耗的現(xiàn)象，自放電特性重要受環(huán)境溫度的影響，溫度越高，鎳氫電池存放后容量自耗就越大。

4、長(zhǎng)期存放特性：重要是指鎳氫電池的電量恢復(fù)能力。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間（如一年）存放后使用時(shí)，鎳氫電池的容量可能會(huì)比存放前的容量小，但經(jīng)過(guò)幾次充放循環(huán)后，鎳氫電池能恢復(fù)到存放前的容量。

5、循環(huán)壽命特點(diǎn)：鎳氫電池的循環(huán)壽命受充放電制度、溫度和使用方法的影響。按照IEC標(biāo)準(zhǔn)充放電時(shí)，一次完全充放電就是鎳氫電池的充電周期，多次的充電周期就構(gòu)成了循環(huán)壽命，鎳氫電池的充放電循環(huán)可以超過(guò)500次。

6、安全性：鎳氫電池的安全性能是電池設(shè)計(jì)中較好的，這固然與其所采用的物質(zhì)材料有關(guān)，也與其結(jié)構(gòu)有密不可分的關(guān)系。在使用過(guò)程中，假如鎳氫電池使用不正當(dāng)造成過(guò)充、過(guò)放、短路，而促使鎳氫電池內(nèi)部壓力升高，這時(shí)，一個(gè)可恢復(fù)的安全閥將會(huì)打開(kāi)，就能夠起到降低內(nèi)部壓力，從而防止電池爆炸的用途。

鎳氫電池的用途

（1）電氣設(shè)備：電力儀表、自動(dòng)化控制、測(cè)繪儀器。

（2）家用便攜式：便攜式血壓、血糖測(cè)試儀、多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀、按摩器、便攜式DVD等。

（3）燈具：探照燈、手電筒、應(yīng)急燈、太陽(yáng)能燈。

（4）電子玩具：飛機(jī)航模、遙控車、遙控船。

（5）電動(dòng)工具：電鉆、電刨、電鋸、電批消費(fèi)性電子產(chǎn)品鎳氫電池被普及地應(yīng)用在消費(fèi)性電子產(chǎn)品中。

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鎳氫電池分為高壓鎳氫電池和低壓鎳氫電池

低壓鎳氫電池具有以下特點(diǎn)：

（1）電池電壓為1.2~1.3V，與鎘鎳電池相當(dāng)。

（2）能量密度高，是鎘鎳電池的1.5倍以上。

（3）可快速充放電，低溫性能良好。

（4）可密封，相對(duì)其它電池耐過(guò)充放電能力強(qiáng)。

（5）無(wú)樹(shù)枝狀晶體生成，可防止電池內(nèi)短路（柱式型）。

（6）安全可靠對(duì)環(huán)境無(wú)污染，無(wú)記憶效應(yīng)等。

高壓鎳氫電池具有如下特點(diǎn)：

（1）可靠性強(qiáng)。具有較好的過(guò)放電、過(guò)充電保護(hù)，可耐較高的充放電率并且無(wú)枝晶形成。具有良好的比特性。其質(zhì)量比容量為60Ah/kg，是鎘鎳電池的5倍。

（2）循環(huán)壽命長(zhǎng)，可達(dá)數(shù)500以上。

（3）全密封，維護(hù)少。

（4）低溫性能優(yōu)良，在-10℃時(shí)，容量沒(méi)有明顯改變。

鎳氫電池在使用時(shí)應(yīng)注意維護(hù)

（1）使用過(guò)程忌過(guò)充電。在循環(huán)壽命之內(nèi)，使用過(guò)程切忌過(guò)充電，這是因?yàn)檫^(guò)充電容易使正、負(fù)極發(fā)生膨脹，造成活性物脫落和隔膜損壞，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)破壞和電池歐姆極化變大等問(wèn)題。

（2）防止電解液變質(zhì)。在鎳氫電池循環(huán)壽命期，應(yīng)抑制電池析氫。

（3）鎳氫電池的存放。保存鎳氫電池應(yīng)在充足電后，假如在電池中沒(méi)有儲(chǔ)存電能的情況下長(zhǎng)期保存電池，將使電池負(fù)極儲(chǔ)氫合金的功能減弱，并導(dǎo)致電池壽命減短。