了解蓄电池行业常用设备及测试原理，掌握镍氢电池的优势与特点

了解蓄电池行业常用设备及测试原理，掌握镍氢电池的优势与特点

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在电池市场，除了我们熟知的铅酸电池、锂离子电池外，还有镍镉电池、镍氢电池等，其中镍氢电池受到丰田、本田等厂商的青睐，用于混合动力汽车的储能，而新能源汽车则选择锂离子电池作为动力电池。

镍氢电池（简称氢镍电池（MH-Ni））相较于镍铬电池，具有记忆效应小、环保性能好、使用寿命长等优点，蓄电量也比镍镉电池高出约30%，不过镍氢电池的成本却比镍镉电池贵很多。

正极为Ni(OH)2，负极为储氢合金MH。设计镍氢电池时，负极预留足够的容量，以保证过充、过放时气体复合。因此，电池容量由正极容量决定。一般负极与正极容量比（N/P）为1.3~2.0。低N/P比可提高电池的能量密度，高N/P比可提高电池的功率和循环寿命。

电池充电时会发生以下反应：

正极①Ni（OH）2+OH-→NiOOH+H2O+e-

负极②M+H2O+e-→MH+OH-

在充电后期和过充电过程中还会发生以下副反应：

正极③4OH-→2H2O+O2+4e-

负极④2H2O+2e-→2OH-+H2

⑤2MH+1/2O2→2M+H2O

1C充电时，充电容量约75%时发生反应③，充电容量130%时发生反应④。发生反应③④时，电池电压和内压迅速上升。当O2扩散到负极被储氢合金吸收时，发生反应⑤，产生大量热量，导致电池温度飙升，电池电压下降，出现-∆V的负电压增量。

相对于锂离子电池来说，镍氢电池唯一的优势就是价格相对便宜，但是性能却远不如锂离子电池。

镍氢电池的优点：

（1）安全性好

第一是安全性。镍氢电池的电解液为不易燃的水溶液，比热容较大，吸收热量较多时，温升相对较低。另外，当出现短路等异常情况时，电池也不易燃烧。

（2）适合浅充电和放电

混合动力汽车都具有浅充电的特点，即充电频率较高，但幅度不大。这样的工作特性其实非常适合镍氢电池。国产第八代凯美瑞混动的电池容量比纯电动车要小很多，镍氢电池的能量密度明显不如锂电池，因此对安全防护的要求较低。

（3）性能衰减缓慢

锂离子电池虽然能量密度高，但在大电流过充、过放电等复杂使用环境下，其寿命容易缩短。锂离子电池中的有机电解液在0摄氏度时性能会大打折扣，这也是很多纯电动汽车车主在冬季会出现严重里程焦虑的原因。

（4）镍氢电池更容易回收

相较于锂离子电池，镍氢电池更加环保。镍氢电池的主要成分是镍和稀土，这两种元素都具有很高的回收价值。使用水作为电解质溶液，不易污染环境，因此比较环保。

动力电池对新能源汽车的续驶里程、制造成本、使用寿命、安全性能等都有重要影响，其中作为新能源汽车技术水平主要体现的续驶里程，根本上是由动力电池决定的。

新能源汽车行驶环境复杂，对功率输出要求高，决定了动力电池需要更高的电压平台，镍氢电池电压只有1.2V，而锂离子电池电压可以达到3.7-4.2V，锂离子电池电压平台更高。

镍氢电池充放电曲线：

恒流充电是最常用的充电方式，电流太小，充电时间长；电流太大，会超过电池可接受的电流，温度飙升，产气严重，内压迅速升高，负极储氢合金氧化粉化，隔膜破裂，泄压阀打开，电解液蒸发流失，缩短电池寿命。

镍氢电池充电曲线

充电过程中，电池温度不断升高，当电池过充时，电能不能转化成电池的化学能，而是以热能的形式耗散，造成电池温度急剧升高。当温升率∆T/∆t达到1℃/min时，应停止充电。当电池温度超过45℃时，电池可能过热损坏，也应停止充电。

镍氢电池放电曲线

不同温度下镍氢电池的放电曲线

不同温度下镍氢电池的放电容量

容量保持特性

镍氢电池循环寿命

目前锂离子电池在其生命周期内充电次数可达1000次以上（三元锂电池），磷酸铁锂电池可达200​​0次以上，而镍氢电池的充电次数仅为500次左右，使用寿命远低于锂离子电池。

由于锂离子活性高，所以充电速度很快，一块锂离子电池大约需要3个小时就能充满电，而镍氢电池的充电速度则要慢得多。

在能量密度方面，锂离子电池更有优势，目前锂离子电池的能量密度可以达到300Wh/kg，而镍氢电池最高能量密度也只有140Wh/kg，如果使用镍氢电池作为动力电池，新能源汽车的续驶里程会很短，不过较低的能量密度使得镍氢电池比锂离子电池更安全。

镍氢电池的自放电率比锂离子电池高得多，每月可达25%-35%，而锂离子电池的自放电率仅为2%-5%。

镍氢电池能量密度低、使用寿命短、记忆效应等问题是其被排除在新能源汽车动力电池之外的根本原因。对于对储能要求不高的混合动力汽车来说，选择镍氢电池作为动力电池的根本原因还是成本。

但随着锂离子电池成本的逐年下降，本田的混合动力汽车已经放弃使用镍氢电池。目前镍氢电池基本都用在应急灯、遥控器、玩具等对储能没有特殊要求的领域，使用量也在逐年减少。

镍氢电池使用时应注意保养：

（1）使用过程中避免过充电。在循环寿命期间，使用过程中应避免过充电，因为过充电易引起正负极膨胀，造成活性物质脱落及隔膜损伤，导电网络被破坏，电池欧姆极化增大。

（2）防止电解液劣化。在镍氢电池的循环寿命期间，应抑制氢气的析出。

（3）镍氢电池的贮存。镍氢电池应充满电，如果长时间不储存电能而贮存，负极储氢合金的作用会减弱，缩短电池寿命。

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