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为什么大部分新能源技术都应用锂电池,丰田还一直应用镍氢充电电池?

为什么大部分新能源技术都应用锂电池,丰田还一直应用镍氢充电电池?

来源:
2021/12/16 11:30
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【摘要】:

  虽然在中国新能源汽车的名单不包括许多non-plug-in混合动力车,无可否认,这样的混合动力汽车,不需要改变用户的习惯,但可以带来大量的燃油经济性和驾驶高质量,越来越受用户的欢迎。

  说到混合动力,除了本田这个后来者,在国内市场上是可靠的是第一个把这种技术带给中国的丰田。丰田显然正在利用这一点。2019年1月,第八代凯美瑞销量达到19,720辆,其中混合动力车型占21%。更便宜的紧凑型车型Leeling在1月份售出26681辆,混合动力车占销量的20%。

  然而,许多消费者对混合动力汽车仍有疑问。为什么在大多数新能源汽车(如特斯拉、蔚来、比亚迪等)都在使用的情况下,丰田盲目地专注于镍氢电池的使用?在我们日常生活用品的使用中已经使用锂电池的今天,使用镍氢电池已经过时了,这是工厂为了降低生产成本吗?事实上,镍氢电池在混合动力汽车上的使用具有相当大的优势,不仅丰田,包括福特、通用等许多品牌的混合动力汽车大多选择镍氢电池作为电能的存储介质。

  我们日常使用的电压是1.2V,是镍氢电池。

  1. 22、千万个电池,安全第一

  镍氢电池之所以能成为许多汽车的首选,是因为它具有无可比拟的安全可靠性能。一方面,镍氢电池的电解液是不可燃的水溶液。另一方面,比热容和蒸发热镍氢电池电解质的相对较高,而能量密度相对较低,这意味着即使在短路的情况下,穿刺和其他极端异常条件下,电池的温升并不足以引起燃烧。最后,镍氢电池作为一种成熟的电池产品,质量控制难度低,成品率高。

  截至2014年底,全球73%以上的混合动力汽车使用镍氢电池,共800多万辆汽车,这些混合动力汽车在使用过程中,曾发生过严重的电池安全事故。作为商业混合动力车的代表,丰田普锐斯在使用10年之后,由于其出色的充放电程序,电池寿命没有明显的损失。因此,成熟的镍氢电池是最有价值的商业应用电池。

  普锐斯的电池组没有发生严重的安全事故,该电池组是由外国测试人员人为充电的。

  浅充电,寿命长

  其次,镍氢电池具有良好的快速充放电性能。例如,最新的第八代凯美瑞双引擎汽车的电池容量只有6.5千瓦时,不到10千瓦时以上的插电式混合动力汽车容量的一半。镍氢电池比锂电池更有优势,因为混合系统的工作方式要求电池快速充放电。

  虽然镍氢电池的能量密度只有锂电池(100J/m锂电池)的60-80%,但镍氢电池对安全保护和温度控制的要求较低,在体积不大的混合动力汽车中很容易找到自己的位置。

  在合理的功率输出策略下,混合动力汽车专用动力系统在行驶过程中只能使用10%的电池容量。即使在最极端的情况下,电池的最大容量也只能达到40%。换句话说,大约60%的电量从未使用过。这种电池管理策略称为浅充电,可以大大延长镍铬电池的使用寿命,其记忆效果大大提高,充放电循环超过10,000次。

  《消费者报告》(Consumer Reports)调查了3.6万多名普锐斯车主,得出的结论是,这款车可靠,使用起来非常便宜。为此,《消费者报告》(Consumer Reports)对一辆行驶里程为33万公里的10年第一代普锐斯和一辆行驶里程为3,200公里的10年第一代普锐斯进行了同样的燃油经济性和性能测试。结果表明,使用10年、行驶33万公里的旧车和新车,在油耗性能和动力性能方面均保持在同一水平,表明镍氢电池组和混合动力系统仍能正常工作。

  自2015年新能源汽车(纯电动和插电式混合动力)在国内市场普及以来,使用锂电池的新能源汽车在使用一定年限后电池寿命下降,在冬季低温环境下功率明显下降,使得许多车主在使用中有明显的耐力焦虑。这是锂电池的特性造成的。因此,在3-4年的新能源汽车中,最高的保修率仅为45%,相比之下最低的燃油车只有60%(同车年龄)要低得多。

  3.环保电池制造环保汽车

  虽然锂电池没有记忆效应,但充放电循环一般只有600次左右,在大电流快速充放电和过充过放电的复杂使用环境中,电池寿命大大降低。此外,由于采用有机电解质溶液,锂电池的电阻在低温下迅速增大,在0℃时性能大大衰减,不能满足-10℃正常使用的要求。相比之下,镍氢电池由于使用碱性电解质溶液,其工作温度可低至-40℃,因此在冬季,混合动力汽车的动力性和经济性没有明显变化。

  最后,镍氢电池更环保,因为它们不含剧毒物质。镍氢电池的重要组成部分是镍和稀土,回收价值(残值)高,回收难度低。基本上可以全部回收再利用,实现材料的可持续发展。被誉为最环保的电池。

  另一方面,锂电池更难回收利用。锂电池本身的化学活性特性使得其回收的技术路线十分复杂。电池必须经过预处理,包括放电、拆卸、破碎和分拣。拆卸下来的塑料和金属外壳可以回收,但成本很高:残余电压仍几百伏(不包括)和危险;电池外壳安全,包装的形式self-disassembly,相当多的努力开放;此外,锂电池阴极材料也不同,高需求恢复的酸和碱溶液。以目前的技术,锂电池的回收是一个亏本买卖。

  除上述优点外,镍氢电池还具有放电特性稳定、放电曲线平滑、热值低等优点。因此,在电池技术出现重大突破之前,这种能量密度相对较低的镍氢电池仍然是不需要高电池功率的混合动力汽车的最佳合作伙伴。集成仪表、空调、音响、智能按键等控制模块的PCB板也是一个集成解决方案。减轻重量,节约成本(包括减少零件,减少装配工艺,减少车辆线束等),减少空间是很重要的。目前,车辆各部分的功能都是通过各自独立的模块来实现的,如智能按键、空调、音响、仪表板、雷达、胎压监测等,这些模块彼此独立,实现各自的功能。低压电器的集成化不仅大大降低了电器的成本,而且降低了产品诊断、生产、测试、改装、售后的成本,优化了客车系统,有利于整车的轻量化。一体化的EEA也是整车厂掌握核心竞争力的基础。

 

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