鋰離子電池和氫鎳電池性能比較
電動(dòng)車商情網(wǎng) 俠名 電動(dòng)車維修 2005-8-17
| 動(dòng)力電池一般指具有較高的電容量和輸出功率，可用作電動(dòng)車輛、電動(dòng)工具驅(qū)動(dòng)電源 的電池。目前認(rèn)為較有發(fā)展前景的動(dòng)力電池有氫化物鎳電池（簡(jiǎn)稱氫鎳電池）和鋰離子電池。 兩者的性能比較可從以下幾方面進(jìn)行： 1、電池結(jié)構(gòu)比較： 氫鎳電池使用氫氧化鎳為正極活性物質(zhì)，貯氫合金作負(fù)極活性物質(zhì)，氫氧化鉀水溶液 作電解液，為綠色環(huán)保型電池。鋰離子電池采用可允許鋰離子自由嵌入/脫出的含鋰鹽（如鈷 酸鋰等）為正極活性物質(zhì)，活性碳或石墨材料為負(fù)極材料，用不含水的有機(jī)物溶液為電解液。 2、蓄能特性比較： 高容量型氫鎳電池的比能量為60--100 Wh/Kg，高功率型氫鎳電池的比能量為40--50 W h/Kg，高容量型鋰離子電池的比能量為100 --150Wh/Kg，尚無(wú)高功率型鋰離子電池產(chǎn)品。 3、充電性能比較： 氫鎳電池采取恒電流充電方式充電，根據(jù)電池對(duì)電流的接受能力可采用不同的電流對(duì) 電池充電，充電過(guò)程中無(wú)需對(duì)電池單體的電壓進(jìn)行限制，同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)快速充電。鋰離子電 池只能采取恒流+恒壓的充電方式，其中恒流部分一般不超過(guò)0.5C倍率，達(dá)到規(guī)定的充電電壓 時(shí)，必須轉(zhuǎn)為恒壓充電，因此存在兩方面的不足：①充電不能實(shí)現(xiàn)快充；②對(duì)電池組的每個(gè)單 體需進(jìn)行電壓限制，否則會(huì)由于電池單體內(nèi)阻不一致而導(dǎo)致內(nèi)阻高的電池超電壓充電，從而進(jìn) 一步導(dǎo)致電解液分解產(chǎn)生氣體，使電池內(nèi)壓驟增，而鋰電池內(nèi)壓不可以自行消失，累積的結(jié)果 將導(dǎo)致電池爆炸。 4、放電性能比較： 氫鎳電池由于采用高導(dǎo)電性電解液，電池內(nèi)阻較小，可以適應(yīng)大電流放電，因此產(chǎn)品可 分為低倍率、中倍率、高倍率電池。對(duì)于需要較大功率輸出要求的場(chǎng)合比較適用。鋰離子電池 的內(nèi)阻較高，當(dāng)采用較大電流放電時(shí)，易造成電池發(fā)熱，從而加劇電解液的分解，產(chǎn)生爆炸的 危險(xiǎn)，因而只適合于中小電流放電。 5、高溫性能比較： 電池在高溫時(shí)主要是充電方面的困難較大，氫鎳電池在較高溫時(shí)，副反應(yīng)氧析出反應(yīng) 會(huì)加速，如果有較好的負(fù)極性能，在正極上析出的氧氣可以在負(fù)極上還原，從而使電池內(nèi)壓得 以消除。通過(guò)調(diào)整配方工藝，可以有效地提高電池在高溫時(shí)的充電效率并可實(shí)現(xiàn)高溫的快速充 電。鋰離子電池不適于在高溫使用，在高溫充電時(shí)易使電解液分解，造成電池內(nèi)高壓，而鋰離 子電池的內(nèi)部高壓不能實(shí)現(xiàn)內(nèi)部消除。 6、低溫性能比較： 電池在低溫時(shí)主要考慮放電性能，氫鎳電池在-20℃時(shí)可以用比較大的電流放電，如1C 放電，足以滿足動(dòng)力輸出的需要。而鋰離子電池在低溫時(shí)不能正常放電，因而通常限制在0℃ 以上使用。 7、電池功率特性比較： 高容量型氫鎳電池輸出比功率為200 W/Kg左右，高功率型氫鎳電池輸出比功率可大于6 00 W/Kg。目前這兩種氫鎳動(dòng)力電池的技術(shù)都已達(dá)到實(shí)用水平。高容量型鋰離子電池的輸出比 功率為150 W/Kg左右。高容量型鋰離子電池在通訊方面已投入使用，但高功率型鋰離子目前尚 處于研究開(kāi)發(fā)之中。 8、電池的使用壽命： 電池的使用壽命一般以充放電循環(huán)次數(shù)來(lái)描述，并且要規(guī)范充放電的條件。氫鎳電池在 0.5C以下電流充放電，且放電深度限制在80%以下時(shí)，電池壽命可以達(dá)到1000次以上。而按1C 倍率進(jìn)行100%快速全充放時(shí)，電池壽命亦可達(dá)500次以上。已有電池產(chǎn)品能夠達(dá)到以上要求。 鋰離子電池不能快充電，只能以小于0.5C的電流時(shí)進(jìn)行充電，并且在充電后期必須改為恒壓充 電，按這種方式考慮，電池在80%放電深度條件下，電池的循環(huán)壽命亦可達(dá)1000次，但目前國(guó) 內(nèi)最好的也只達(dá)到300--500次。 9、制造成本： 由于鋰離子電池目前主要采用價(jià)格昂貴的鈷酸鋰作正極材料，其使用的非水電解液及 隔膜都主要依*進(jìn)口，價(jià)格較高。電池的制造過(guò)程要求非水條件。鎳氫電池因而鋰離子電池的 制造成本比氫鎳電池的高近一倍。 10、安全性比較： 由于動(dòng)力電池的使用條件比通訊電池的苛刻得多，因而對(duì)電池的安全性要求也高得多 。在這方面，氫鎳電池的性能顯著優(yōu)于鋰離子電池。 綜合考慮比能量、比功率、壽命、價(jià)格、環(huán)保性能、安全性能、技術(shù)成熟度等因素， 可以得出如下結(jié)論：氫鎳電池是現(xiàn)階段最有希望的動(dòng)力電池體系。 1999年在北京召開(kāi)的第十六屆國(guó)際電動(dòng)車研討會(huì)EVS-16上，電池方面論題最多的是氫 鎳電池，而電動(dòng)車方面論題最多的是混合電動(dòng)車，尤其是采用氫鎳電池作輔助動(dòng)力的混合電動(dòng) 車。2000年在加拿大召開(kāi)的第十七屆國(guó)際電動(dòng)車會(huì)議，鋰離子電池占有的比率大增。然而，2 001年在德國(guó)柏林召開(kāi)的第十八屆國(guó)際電動(dòng)車會(huì)議上鋰離子電池的比率大為減少，而氫鎳電池 占據(jù)了主導(dǎo)地位。事實(shí)上，現(xiàn)在從事電動(dòng)車開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作的幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家尤其是日本和美 國(guó)，其動(dòng)力電池主要是采用氫鎳電池。 |
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