說到混合動力，除了本田這個后來者外，在國內(nèi)市場靠譜的就是最早將這一技術(shù)帶到我國的豐田。顯然豐田正是吃了這個甜頭，2019年一月，第八代凱美瑞銷量達到了19720輛，其中混合動力車型占比為21%。而售價更為親民的緊湊級車型雷凌，一月銷量達26681輛，其中混合動力車型占比也達到了20%。

但關(guān)于混合動力汽車，不少消費者依舊存在一個疑問，為何在絕大多數(shù)新能源汽車（如特斯拉、蔚來、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時，這是出廠出于降低生產(chǎn)成本的做法嗎？事實上，混合動力汽車使用鎳氫電池有著相當大的優(yōu)勢，不僅豐田，包括福特、通用等諸多品牌的混合動力汽車大多選擇鎳氫電池作為電能的存儲介質(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)熱相對較高、而能量密度相對較低，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73%的混合動力汽車采用鎳氫電池，總數(shù)超過800萬輛，這些混合動力汽車在使用過程中，并出現(xiàn)過因電池引起的嚴重安全事故。而作為商業(yè)化混動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)用價值的電池。

國外有測試人員對普銳斯的電池組進行人為的不斷電充電測試，電池組也沒有因此而引起嚴重的安全事故。

2淺充電造長壽命

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

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對安全保護，溫度控制等要求更低，因此無需大體積就能輕松在混合動力汽車上找到自己的容身之所。

混合動力汽車特殊的動力系統(tǒng)，在合理的動力輸出策略之下，在行駛過程中一般只會用到電池容量的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%的電量是永遠動用不到，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，能極大地延長其使用壽命，充放電循環(huán)次數(shù)可達10000次以上。

美國《消費者報告》曾對調(diào)查了超過3.6萬位普銳斯車主，得出的結(jié)論是，車輛可靠性高，而且使用成本非常低。對此，《消費者報告》用一輛行駛10年33萬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行相同標準的油耗測試以及性能測試。結(jié)果顯示，使用了10年行駛33萬公里的舊車與新車無論是在油耗性能還是動力性能都保持在同一水平，說明鎳氫電池組和混動系統(tǒng)仍然工作正常。

使用鎳氫電池的普銳斯混合動力汽車，不少海外媒體對其有著很高的可靠性評價。

從2015年新能源汽車（純電動與插電式混動）在國內(nèi)市場開始普及至今，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充過放的復(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，混合動力汽車的動力、經(jīng)濟等性能也沒有明顯變化。

鎳氫電池的成分較少，回收價值高，回收難度小。

最后，由于鎳氫電池不含劇毒物質(zhì)，對環(huán)境更加友好。鎳氫電池的重要成分為鎳、稀土，回收價值高（有殘余價值），回收難度小，基本可全部回收再利用，實現(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)路線相當復(fù)雜，電池必須先進行預(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，但代價高昂：因為殘余電壓仍然高達數(shù)百伏（不包括18650電池），并有一定危險性；電池殼體為了安全要，封裝為不可自拆卸的形式，打開頗費功夫；另外，鋰離子電池正極材料也是五花八門，對回收用的酸堿溶液要求高。以目前的技術(shù)，鋰離子電池回收無疑是一樁賠本的買賣。

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。因此，在電池技術(shù)未有重大突破之前，這種能量密度相對較低的鎳氫電池，依舊是對電池電量要求不高的混合動力汽車的最佳拍檔。

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），負極活性物質(zhì)為金屬氫化物，也稱儲氫合金（電極稱儲氫電極），電解液為6mol/L氫氧化鉀溶液。鎳氫電池作為氫能源應(yīng)用的一個重要方向越來越被人們注意。

由于化石燃料在人類大規(guī)模開發(fā)利用的情況下越來越少，近年來，氫能源的開發(fā)利用日益受到重視。鎳氫電池作為氫能源應(yīng)用的一個重要方向越來越被人們注意。雖然鎳氫電池確實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，國外自70年代開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70年代初由美國的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），負極活性物質(zhì)為金屬氫化物，也稱儲氫合金（電極稱儲氫電極），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)式從左到右的過程為充電過程,反應(yīng)式從右到左的過程為放電過程。

充電時正極的Ni（OH）2和OH-反應(yīng)生成NiOOH和H2O，同時釋放出e-一起生成MH和OH-，總反應(yīng)是Ni（OH）2和M生成NiOOH，儲氫合金儲氫；放電時與此相反，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-。鎳氫電池的標準電動勢為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)儲存特性的自放電特性與長期儲存特性，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，顯著特點是受溫度與電流影響巨大。

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1、充電特性：當鎳氫電池充電電流增大和（或）充電溫度降低時會導(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)境中對鎳氫電池充電，會導(dǎo)致鎳氫動電池性能的降低，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)的過充也會降低鎳氫電池的性能，所以，高低溫以及大電流充電的保護措施一定要到位。

2、放電特性：鎳氫電池的放電平臺是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標準充放電模式設(shè)定為1.0V，因為，1.0V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的一個電壓區(qū)間，有些鎳氫電池則可以下標到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放。

3、自放電特性：是指鎳氫電池充足電開路（無負載）存放時容量自耗的現(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、長期存放特性：重要是指鎳氫電池的電量恢復(fù)能力。經(jīng)過較長時間（如一年）存放后使用時，鎳氫電池的容量可能會比存放前的容量小，但經(jīng)過幾次充放循環(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：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標準充放電時，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500次。

6、安全性：鎳氫電池的安全性能是電池設(shè)計中較好的，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。在使用過程中，假如鎳氫電池使用不正當造成過充、過放、短路，而促使鎳氫電池內(nèi)部壓力升高，這時，一個可恢復(fù)的安全閥將會打開，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、自動化控制、測繪儀器。

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

（3）燈具：探照燈、手電筒、應(yīng)急燈、太陽能燈。

（4）電子玩具：飛機航模、遙控車、遙控船。

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

（1）電池電壓為1.2~1.3V，與鎘鎳電池相當。

（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，相對其它電池耐過充放電能力強。

（5）無樹枝狀晶體生成，可防止電池內(nèi)短路（柱式型）。

（6）安全可靠對環(huán)境無污染，無記憶效應(yīng)等。

高壓鎳氫電池具有如下特點：

（1）可靠性強。具有較好的過放電、過充電保護，可耐較高的充放電率并且無枝晶形成。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，可達數(shù)500以上。

（3）全密封，維護少。

（4）低溫性能優(yōu)良，在-10℃時，容量沒有明顯改變。

鎳氫電池在使用時應(yīng)注意維護

（1）使用過程忌過充電。在循環(huán)壽命之內(nèi)，使用過程切忌過充電，這是因為過充電容易使正、負極發(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，假如在電池中沒有儲存電能的情況下長期保存電池，將使電池負極儲氫合金的功能減弱，并導(dǎo)致電池壽命減短。