80 后的镍氢电池回忆：新型电池放电表现强，索尼大法值得称赞

80 后的镍氢电池回忆：新型电池放电表现强，索尼大法值得称赞

80后的人基本上都和镍氢电池有着千丝万缕的关系，我们小时候用的索尼、收音机、四驱车，基本上都是用镍氢电池供电的。

为了写这篇文章，我购买了两组全新的镍氢电池，分别是松下 White（非FDK OEM）和无锡产的GP Super 2000，分别装在松下水冲牙器和D50/D100录音笔里，用了好几个月。

我不得不说，新的镍氢电池比我小时候用的要好得多。（那么，我应该再买一些 4x4 吗？）

必须感谢索尼研发部门坚持使用AA电池槽可更换电池的设计，随着时间的推移，我的索尼MD机、CD机、录音机的电池寿命越来越长，而苹果的产品全都成了不插电开机半小时以上的工业垃圾。

1600万元的双擎HEV车型居然不使用锂电池

一年前（上个月底），我在内蒙古试驾了一汽丰田双擎系列，包括卡罗拉双擎、亚洲龙双擎、RAV4荣放双擎，对镍氢电池在-30℃环境下顺畅充放电的感受印象深刻。

事实上，丰田的镍氢电池可以在-40℃的低温下工作，而我的单反相机中的锂离子电池在-25℃的环境下仅拍摄了100张照片就坏了。

为什么丰田坚持在其HEV车型中使用旧式镍氢电池？

此时我们必须从更古老的电池公式开始：

17世纪：荷兰莱顿大学的 van 教授发明了莱顿瓶，这是人类首次捕获电能，也是第一个储电装置（冬天的毛衣不算）。

18世纪：意大利物理学家亚历山德罗·伏打（ Volta）发明了世界上第一个合适的化学电源——“伏打电堆”。

19世纪：博士设计出第一块易于量产的电池。法国物理学家普兰特发明了铅酸二次电池。19世纪中叶电池与汽车开始结合（如郭瑞编著的《电动汽车坎坷的发展史》）。爱迪生发明了可充电的铁镍电池，瑞典发明家发明了镍镉电池。

20世纪：6V铅酸电池从1918年开始搭载于汽车上，并在汽车电气系统中占据主导地位达30多年，后被12V铅酸电池取代；世纪末，锂离子电池取得技术突破（1991年由索尼实现商业化）。

21世纪：锂离子电池在消费电子、新能源汽车、电动飞机、柴电潜艇、工业生产、智能穿戴设备等领域取得主导地位。

毫无疑问，21世纪是锂离子电池创造历史的世纪，我们的生活已经不能没有锂离子电池了，目前锂离子电池行业主要有以下几种解决方案：

既然锂离子电池种类如此繁多，且生产成本逐年下降，那为什么HEV非插电式混合动力车型不喜欢使用锂离子电池呢？

原因很简单：因为镍氢电池目前价格较便宜，循环寿命较长（ 可提供 2,000 次循环），而且燃烧的可能性较小。

更重要的是，镍氢电池不会产生枝晶，丰田在全球1600万辆系列车型中，还没有发生过电池组自燃事件。

“氢电池”到底是什么鬼？

第一批便携式消费电子设备是随着移动电话和镍镉（Ni-Cd）电池的出现而出现的。

80年代末，一磅重的手机进入香港、广州市场，售价2万多元，充电10小时只能使用30分钟。镍镉电池记忆效应强，充电前必须用放电器放电，最好每月进行一次深充深放。

上图中的巨型电池是镍镉电池，可循环使用1100次（远少于实际使用次数）。

第一代手机电池是镍镉电池，第二代是如今的主角镍氢电池（Ni-MH），第三代则是革命性的锂离子电池（Li-ion），这一路走了三十多年，每一步都很艰难。

80后的小伙伴们应该还记得小时候有个词叫“氢电池”，我手上正好有三块“氢电池”，中间一块是索尼生产的，两块绿色的是国产无牌售后产品，目前市面上能买到的也就只有后者了。

“氢”这个词其实是日语，如下面翻译的截图和原产品广告所示：

笔者查了一下镍氢电池负极和正极的反应方程式，如下。这下我知道“氢”字的由来了：

镍氢电池作为镍镉电池的升级版，能量密度更高、重量更轻、污染更少、循环寿命更长。

镍氢电池的研发始于1967年，戴姆勒-奔驰和大众汽车公司参与了当时的技术研发（研发地点在），经过近20年的时间，终于研发出了能量密度只有50Wh/kg左右的镍氢电池。20世纪70年代，镍氢电池开始应用于人造卫星（根据维基百科），但笔者并未查到具体的卫星型号。

镍氢电池终于在1985年实现商品化，随后各种镍氢电池成功占据了我们便携电子设备的电池仓。后来被CD机打败的卡带机，后来被MD机打败的CD机，后来被MP3机打败的MD机，在中后期都使用这种115×65×28mm的“口香糖型氢电池”，额定电压1.2V，容量约1.2V。

索尼于 1991 年将锂离子电池商业化，但成本过高，至今仍未降至合理价格（这也是你觉得买电动汽车这么贵的原因）。

所以，还是继续使用镍氢电池作为主流二次电池吧。不过，早期的镍氢电池自放电（漏电）非常强。用在四驱车上还不算什么，因为我充满电后很快就用完了。但如果用在低功率、长寿命的电器上，比如石英钟、遥控器，那就很烦人了。

所以笔者只会选择一次性电池来为这些设备供电，最经典的方案就是下图中白皮的三五，红白蓝配色和白兔奶糖一模一样，区别在于白兔是神物，白皮的三五五是垃圾中的战斗机。

后来日本三洋电机的镍氢电池很好的解决了自放电问题，2006年上市的第一代将自放电率降低到一年内20%，最低使用温度为-10℃，循环次数为1000次。

2009年松下收购了三洋电机50.19%的股份，2015年上市的第五代产品10年自放电率仅为30%，这意味着镍氢电池的最大缺点已经基本消除，用来给低功耗、长寿命的用电设备供电是没有问题的。

在电池行业中，“爱妻”代表了镍氢电池的最高水平。

镍氢电池的电化学性能

镍氢电池（Ni-MH）的英文全名为-Metal，镍金属氢化物。这里的“金属”是指金属间化合物（），分为两类：

AB5类：A=稀土元素混合物（或）加钛（Ti）；B=镍（Ni）、钴（Co）、锰（Mn）、（或）加铝（Al）。

AB2 类：A = 钛（Ti）或钒（V），B = 锆（Zr）或镍（Ni），加上铬（Cr）、钴（Co）、铁（Fe）和（或）锰（Mn）。

其中AB5比较常见，AB2容量较高。

其化学原理是可逆地形成金属氢化物：充电时，氢氧化钾（KOH）电解液中的氢离子（H+）被释放出来，并被上述化合物吸收，避免形成氢气（H2），防止电池结构受到破坏；放电时，这些氢离子通过逆过程又回到原来的位置。

镍氢电池与锂离子电池一样，并不是单一的配方，而是一整系列的电池配方，可分为容量型、功率型、耐低温型、低自放电型等。

容量镍氢电池：索尼5号镍氢电池电压可达1.2V*，可与14500锂离子电池正面竞争。

动力型镍氢电池：放电比功率可达1300W/kg（持续放电），几乎是锂离子动力电池的两倍。

耐低温镍氢电池：可在-40℃超低温下工作，可用容量和内阻几乎不变。低温是锂离子电池的致命弱点。

低自放电镍氢电池：就刚才说的低自放电镍氢电池，它的全称是LSD Ni-MH，Low Self--Metal。自放电率是镍氢电池的致命弱点。

镍氢电池的一个优点是电压低，电子控制简单，是普通1.5V干电池的完美替代品。AA（5号）和AAA（7号）镍氢电池的电压为1.2V，这是一个非常关键的电压数字。

1.2V × 5 = 6V

1.2V × 10 = 12V

这意味着镍氢电池可以通过串并联组合轻松取代6V、12V电压平台的二次电池。

我们不去深入讨论，我们直接得出一些通俗易懂的结论。镍氢电池的优点有：

1、最大的优点就是安全性高，即使制造工艺较差，受到外力挤压变形、发生短路、或者用大电流放电（伴随发热），也不会像锂离子电池那样自燃爆炸。

2、技术成熟，适合规模化生产，成本低廉。

3、配方污染小，对环境影响小。

4.低温性能好，瞬间杀死锂离子电池。

5、循环寿命长，2000-5000次循环不是问题，而且HEV车型的镍氢电池基本终身免维护。

6.记忆效应小。

7、电芯一致性较锂离子电池更高。

8、1.2V额定电压是个好数字，也容易四舍五入。（另外，最低放电电压是0.9V，满充电压是1.4V，知道就好）

镍氢电池的缺点是：

1、能量密度太低，单电芯能量密度仅有60-120Wh/kg，成组之后更是惨不忍睹。

2、充电效率很低，只有66%左右，也就是说有34%的电没有充上去，而锂离子电池的充电效率可以达到95%。

3、自放电率过高。三洋采用新的正极和负极隔板、新的正极添加剂、新的超晶体结构合金、更薄更坚固的外壳，实现了自放电的自我拯救。

4、放电倍率不够强，虽然已经达到15C，但锂离子电池可以达到45C，所以如果在大众ID.R等短途电动车上使用镍氢电池，就会失效。

5.快充性能太差了，镍氢电池的快充速度是1C……

6、高温条件下，充放电效率明显降低。

镍氢电池为何没能成为汽车动力电池的主流？

汽车用镍氢电池主要有两大流派，一派是美国通用，一派是日本松下&丰田。

先说通用，通用和镍氢电池还有一段故事，一开始他们研发了量产的镍氢电池，申请了专利，1982年成立了电池公司，1994年通用买下了专利，然后用在了后来的EV1上，也就是下面这个样子。

通用EV1（纯电动）：业界知名的纯电动工业废车，真正的电驱动先驱。早期版本采用16.5-18.7kWh铅酸电池，后期版本采用26.4kWh镍铬电池，续航里程达228km，在1999年极为惊人。

然而通用汽车很快就意识到自己彻底搞砸了，这批汽车最终被通用汽车自行收购并集中销毁。

2000年10月，通用汽车将专利卖给了德士古，一周后又卖给了雪佛龙。雪佛龙的子公司一直在生产镍氢电池，后来被SB（三星SDI与博世的合资公司）收购，2012年成为博世的全资子公司。

另一派是松下与丰田合资成立的EV（PEVE）公司，在上世纪90年代推出了适用于新能源汽车的高容量（28-95Ah）镍氢动力电池，应用于1997年开始投产的丰田普锐斯，以及随后的本田混合动力、本田思域混合动力、福特等车型。

本田（混合动力）：第一代1999-2006年（下图），第二代2009-2014年，第三代2019年至今。是本田第一代IMA混合动力系统的试验田。薄膜电机置于P1位置，飞轮后、变速箱前，镍氢电池采用D型。

本田思域（第一代混动）：本田IMA结构的“性能版”，电机也是P1位置，电池是120块D型镍氢电池串联，6.0Ah容量比更低，但充放电速度更快。

Honda EV Plus（纯电动车）：本田在汽车行业的开创之作。它是第一家放弃弱铅酸电池、使用镍氢电池驱动车轮的大型汽车制造商。1997 年至 1999 年间在日本栃木县生产了 300 辆，续航里程为 129-169 公里。2012 年前后，它在中国可能相当有竞争力。

福特（混合动力，Kuga/Ed​​ge 的前身）：第一代（2004-2008 年）和第二代（2009-2011 年）福特非插电式混合动力版采用镍氢电池。第一代还与丰田的 THS（Twin ）技术存在专利冲突。两家公司后来达成专利共享协议，丰田允许福特使用丰田的部分混合动力技术，福特允许丰田使用福特的部分柴油发动机技术。

但现在福特基本已经落后了。比如蒙迪欧混动就用镍钴锰锂离子电池（当然和MKZ是同款），优点就是能量转换效率更高，我们试驾蒙迪欧混动的时候也震惊于它的超低油耗。耐用性和可靠性呢？还不确定，卖的太少了。

福特（纯电动）：由单排皮卡改装而成，1998年生产铅酸电池版，1999年生产镍氢电池版，镍氢版能量密度提升到57.3Wh/kg，续航里程提升到185km（72km/h等速）。这个东西一直生产到2002年，但是没人买，就租出去做市场测试，2004年项目终止的时候全部召回销毁了。

丰田普锐斯（混合动力，第1/2/3/4代）&丰田其他双擎混合动力车型：如今的第四代丰田普锐斯HEV双擎版采用的是镍氢电池，是超长超薄的电池（其实是6个1.2V的电池串联起来的），390×35mm，电压7.2V。

为了镍氢动力电池专利，美国和日本PEVE从2001年起争夺多年，2005年至2014年间，PEVE向日本支付了巨额专利使用费，才获得了镍氢动力电池在北美的销售权。

事实上，它们基本上是无用的（该公司自 2007 年以来已转向研究锂离子电池）。真正令人赞叹的丰田 PEVE 用镍氢电池为整个丰田混合动力系列注入了新的活力。我们在上一篇文章中提到的数据是，迄今为止，全球已售出超过 1600 万台，没有一台烧坏过。

关于丰田混合动力车镍氢电池的数据还有很多，比如，一位来自硅谷小镇洛斯加托斯的普锐斯用户声称，他的 2004 款丰田普锐斯在行驶 355,000 英里（570,000 公里）时出现了电池故障。

在美国，更换普锐斯镍氢电池的官方价格约为4000美元（合2.6万元人民币），保修期为8至10年。

如今，丰田在HEV非插电式混动结构技术和销量上都全球领先，其坚持走镍氢电池路线，成为“技术正确”的典范，而此前采用松下丰田PEVE镍氢电池的本田、福特等均已相继退出市场。

能量密度如此低的镍氢电池还有未来吗？

镍氢电池已经是成熟的产品，目前国际市场年产量约12亿只，其中大型镍氢电池（车用镍氢动力电池）约2.5亿只，90%以上的大型镍氢电池由松下丰田PEVE生产。

中国镍矿总储量为290万吨，对于一个国家来说属于平均水平。不过我国制造成本较低，所以全球很多镍氢电池厂商都在中国设立生产基地，比如松下的无锡工厂、三洋的苏州工厂、汤浅的天津工厂等。

小型镍氢电池方面，中国产量约占全球74%，主要企业有超霸（东莞）、豪鹏（深圳）、科力远（长沙）、三普（鞍山）、比亚迪（深圳）；大型镍氢电池方面，日本产量约占全球95%，主要企业有松下丰田PEVE。

镍氢电池的成本正逐渐下降，利用其1000次以上的循环寿命，未来或许可以替代相当一部分干电池，并提供更好的环境支持。

消费电器（小型）和HEV动力电池（大型）是镍氢电池的两大用户，此外在安防、医疗等领域也有广泛应用。2019年国内行业规模为44亿元，预计2020年在40亿元左右。根据中商产业研究院的研究报告，2025年镍氢电池市场规模将达到约48.83亿元。

在镍氢电池大宗市场领域，HEV非插电式混动车型是、也将是镍氢电池的唯一大客户。安全性高、成本低、污染小、低温性能好、循环寿命长，都是不可替代的优势。但在如今的新能源补贴政策下，镍氢电池根本无望进入补贴行列，打败部分锂离子电池成为BEV纯电动车型的动力电池，因为能量密度太低、充电效率太低、放电速率太弱、快充太差，这些都被锂离子电池打得落花流水。

我搞砸了吗？我觉得好戏才刚刚开始。

虽然镍氢电池在BEV领域无法打败锂离子电池，但在HEV领域其份额可以扩大。《乘用车燃料消耗量限值》和《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》正在推动我国新乘用车平均燃料消耗水平在2025年下降到4.0L/100km。单纯靠改进ICE内燃机技术，比如在ICE上加装电动机，组成HEV节能动力总成，基本没有希望。

以镍氢电池为动力的节能汽车时代正在悄然来临。