电池研究所:为什么双清喜欢用镍氢电池？
为了写这篇文章，我买了两套全新的镍氢电池，分别是无锡产的松下爱乐普白皮(非FDK品牌商品)和GP机动奥特曼2000，在松下牙钻和D50/D100录音机上安装了几个月。
不得不说，新镍氢电池的放电性能比我小时候用的强多了。所以，我是不是应该多买一些四驱？)
我必须感谢索尼大法的R&D部门坚持AA电池槽可更换电池的设计。我那一堆索尼MD播放器，CD播放器，录音笔，其实都随着时间的推移发生了变化，续航时间越来越长，而苹果都成了不插电不能开机超过半小时的工业垃圾。
16万双擎HEV车型其实不用锂电池。1年前(也就是上个月底)，笔者在内蒙古试驾了一汽丰田的双擎系列，包括卡罗拉双擎、亚洲龙双擎、RAV4房融双擎，对于镍氢电池在-30℃下的流畅充放电颇有感触。
事实上，丰田的这组镍氢电池可以在-40℃的最低温度下工作，而笔者单反中的锂离子电池在-25℃的温度下只拍了100张照片就罢工了。
为什么丰田坚持在HEV车型上使用老旧的镍氢电池？
此时，我们必须从更古老的电池公式开始:
17世纪:荷兰莱顿大学的彼得？范？Pieter van Muschen Broek教授发明了莱顿瓶，这是第一个储电装置(冬天不包括毛衣)。
18世纪:意大利物理学家亚历山德罗？亚历山德罗伏打发明了世界上第一套严重的化学电源伏打堆？。
19世纪:博士威廉？克鲁谢克设计了第一块易于量产的电池，法国物理学家加斯顿？植物？铅酸二次电池发明，电池与车辆开始结合19世纪中期(如郭睿编的《电动汽车粗略发展史》)，爱迪生发明可充电铁镍电池，瑞典发明家瓦尔德马？容格纳发明了镍镉电池，
20世纪:6V铅酸电池从1918载入，在称霸汽车电气系统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(索尼1991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、智能穿戴等领域大有作为。
毫无疑问，21世纪是锂离子电池创造历史的世纪，我们再也离不开锂离子电池了。目前，锂离子电池行业主要有以下解决方案:
主流锂离子电池性能对比能量密度成本稳定性安全循环寿命三元锂(正极)高、中、中、磷酸亚铁锂(正极)低、中、高。钴酸锂(阳极)高、中、低、中、低锰酸锂(阳极)中、低、中、高、中、低镍钴铝酸锂(阳极)高、中、低、中、低钛酸锂(阴极)最低、最高、中、高。既然锂离子电池种类这么多，生产成本逐年降低，为什么HEV插电式混合动力汽车不喜欢用锂离子电池？
很简单:因为镍氢电池目前比较便宜，循环寿命比较长(爱乐普有2000个循环可用)，不容易烧。
更重要的是，镍氢电池没有枝晶，丰田16万双擎家族车型在全球从未出现过电池组自燃事故。
？水电池？到底是什么？是什么让便携式民用电子设备第一次成为现实？手机？和镍镉电池(Ni-Cd)。
东西南北，致富广东。上世纪80年代末，一斤手机进入香港、广州市场，售价2万多元，充电10小时后仅续航30分钟。镍镉电池有很强的记忆效应，需要配备放电器进行放电和充电，最好一个月进行一次深度充放电。
上图中的巨型电池是镍镉电池，可循环使用1100次(离实际使用还很远)。
镍镉电池是第一代手机电池，第二代是当今领先的镍氢电池(Ni-MH)，第三代是革命性的锂离子电池(Li-ion)。这条路走了30多年，每一步都很艰难。
80年代出生的读者应该还记得有个词叫？水电池？我手头正好有三个？水电池？中间的是索尼做的，绿色的两个是国内无牌副厂货。目前市场上只能买到后者。
？水元素？这个词其实是日语，商品广告的截图和原图翻译如下:
笔者找了镍氢电池的负极和正极的反应式，如下，现在知道了？水元素？这个词的来源:
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。戴姆勒-奔驰和大众参与了当时的技术研发(研发地点在巴特尔日内瓦研究中心)，历时近20年才最终研发出能量密度仅为50Wh/kg左右的镍氢电池。20世纪70年代，镍氢电池被用于人造卫星(根据维基百科)，但作者没有找到具体的卫星型号。
镍氢电池终于在1985年商用，然后各种镍氢电池成功占领了我们手中便携式电子设备的电池仓。后来被CD机打败的卡带机，被MD机打败的CD机，被MP3机打败的MD机都改成这种115？65?28mm？胶基水基电池？，校准电压为1.2V，容量约为1400mAh。
索尼在1991商业化了锂离子电池，但是成本高得吓人，至今没有达到一个合理的价格(这也是你觉得买个电动车特别贵的原因)。
那么，还是继续用镍氢电池作为主流二次电池吧。不过镍氢电池前期自放电(漏液)特别厉害，放在四驱上不成问题，因为充满电后我就赶紧玩了起来。但如果放在低功耗、长续航的电器设备上，比如石英钟、遥控器，就很让人抓狂了。
所以作者当时只用一块电池给这些设备供电。最经典的配方就是下图那种带三个五的白皮。红白蓝的配色和大白兔奶糖一模一样，只不过大白兔是恋物癖，白皮555是垃圾里的战斗机。
后来日本三洋电机的Enloop镍氢电池很好的解决了这个自放电问题。2006年上市的第一代Enloop，将1年的自放电比降至20%，最低工作温度为-10℃，循环次数为1，000次。
2009年，松下收购了三洋电机50.19%的股份。2015上市的第五代eneloop，10的自放电比例只有30%，也就是说镍氢电池最大的短板已经基本去掉，作为低功耗长寿命用电设备的电源是没有问题的。
在电池界，eneloop？爱你的妻子？它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的英文全称是镍金属氢化物。金属？指金属间化合物，分为两类:
AB 5类:A =稀土元素(or)加钛(Ti)的混合物；B =镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)和/或铝(Al)。
AB 2类:A =？钛(Ti)还是钒(V)，B =？锆(Zr)或镍(Ni)，加上铬(Cr)、钴(Co)、铁(Fe)和/或锰(Mn)。
其中AB 5更常见，AB 2容量更高。
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+)会被上述化合物释放和吸收，以避免氢气(H 2)的形成，防止电池结构受损；放电时，这些氢离子通过相反的过程回到原来的地方。
镍氢电池和锂离子电池一样，不是一个配方而是一个完整的电池配方系列，分为容量型、功率型、耐低温型和低自放电型。
容量型镍氢电池:索尼5号镍氢电池可达1.2V*4600mAh，可面对14500锂离子电池。
动力镍氢电池: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:工作在-40℃超低温下，可用容量和内阻几乎没有差别。低温是锂离子电池的死穴。
低自放电镍氢电池:至于刚才提到的eneloop低自放电镍氢电池，它的全称是LSD Ni-MH，低自放电镍金属氢化物。自放电率是镍氢电池的死穴。
镍氢电池有一个优点，就是电压低，电控简单，可以完美替代普通1.5V干电池。AA(5号)和AAA(7号)镍氢电池的电压为1.2V，这是一个关键的电压数字。
1.2V？5 = 6V
1.2V？10 = 12V
这意味着镍氢电池通过串并联组合，可以轻松替代6V和12V电压平台的二次电池。
不要说太深奥的东西了，直接来个简单易懂好学的小结论吧。镍氢电池的优点是:
1，最大的优点是安全性高，即使制造工艺差，受外力变形，短路，大电流放电(伴有发热)也不会像锂离子电池一样自燃然后爆炸。
2.技术成熟，适合批量生产，成本低。
3、配方污染小，对环境基本没有影响。
4、低温性能好，秒杀锂离子电池。
5，循环寿命长，2000-5000次循环不成问题，而且HEV车型的镍氢电池基本免维护。
6.记忆效应小。
7.电池的一致性高于锂离子电池。
8.额定电压1.2V是个好数字，很容易四舍五入。(另外最小放电电压0.9V，充满电1.4V就知道了。)
镍氢电池的缺点是:
1，能量密度太低，电芯能量密度只有60-120Wh/kg，分组后更差。
2.充电效率很低，只有66%左右，也就是34%的电没有充上，而锂离子电池的充电效率可以达到95%。
3.自放电速度太高。三洋使用了新的正负极隔板、新的正极添加剂、新的超晶结构合金和更薄更坚固的外壳，完成了自放电的自我救赎。
4.放电率不够强。虽然达到了15C，但是锂离子电池可以达到45C。所以，如果给大众ID的冲刺爆电战车用的镍氢电池。r，你会流落街头。
5、快充性能简直渣，1C已经是Ni-MH的快充速度了？
6.高温时充放电效率明显降低。
镍氢电池为什么不能成为汽车动力电池的主流？汽车用镍氢电池有两派，一派是美国通用，一派是日本松下&；丰田。
先说通用。通用和镍氢电池还是有故事可讲的。起初，斯坦·福特·r·奥夫辛斯基(Stan ford R. Ovshinsky)制造了一种用于大规模生产的镍氢电池，并申请了专利。1982年成立了Ovonic电池公司，通用汽车在1994年购买了Ovonic的专利，然后用在了后来的EV1版本中，就是下图这个。
通用EV1(纯电动):业内著名的纯电动工业废物，真正的电驱动先锋。上一版本使用16.5-18.7kWh的铅酸电池，后一版本使用26.4kWh的镍铬电池，续航228km。在这个1999的年份，也算是一个牛逼的角色了。
然而通用很快发现自己彻底搞砸了，那些车最后都被通用自己买走，集中销毁了。
5438年6月+2000年10月，通用汽车将专利卖给了德士古石油公司，一周后转让给了雪佛龙公司。雪佛龙的子公司Cobasys一直在生产镍氢电池，后来被SB LiMotive(三星SDI和博世的合资公司)收购，在2012成为博世的全资公司。
另一个派别是松下电动车能源公司(PEVE)，松下和丰田的合资企业。90年代，他们推出了用于新能源汽车的高容量(28-95Ah)镍氢电池，用于1997开始生产的丰田普锐斯，以及后来的本田Insight Hybrid、本田思域Hybrid、福特等车型。
本田Insight(混动):第一代为1999-2006(下)，第二代为2009-2014，第三代为2019。Insight是本田第一代IMA混合动力系统的试验田。薄板电机放在P1位置，飞轮后面，变速箱前面，镍氢电池用D型。
本田思域(第一代混合动力):本田Insight IMA结构？性能版？电机也在P1的位置，电池是串联的120 D型镍氢电池。6.0Ah容量比Insight低，但充放电速度更高。
本田EV Plus(纯电):本田带给汽车行业的开创性工作。第一家大型汽车制造商放弃了弱铅酸电池，使用镍氢电池驱动车轮。1997-199之间，日本枥木造300台，续航129-169km。
福特Escape(混动，翼虎/锐界的前身):第一代(2004-2008)和第二代(2009-2011)福特Escape插电式混动版使用的是镍氢电池，第一代也和丰田THS(双擎)技术有专利冲突，后来两家公司达成了专利。
但是现在福特在功课上基本已经落后了。比如蒙迪欧混动已经改用镍钴锰锂离子电池(MKZ当然也是同一款)。优点是能量转换效率更高，我们在测试蒙迪欧混动的时候也被它的超低油耗吓到了。耐用性和可靠性？暂时不确定。卖的太少了。
福特游侠EV(纯电):由游侠单排皮卡改装而成，1998为铅酸电池版，1999为镍氢电池版。镍氢版能量密度提升至57.3Wh/kg，续航提升至185km(匀速72km/h)。这个东西一直生产到2002年。没人买，只是出于市场试探的目的租出去了。当这个项目在2004年终止时，它被全部召回并销毁。
丰田普锐斯(混动，1/2/3/4代)&；其他丰田双擎混动车型:如今的第四代丰田普锐斯HEV双擎版采用的是镍氢电池，是一种超长超薄电池(其实是6节1.2V电池串联)，390？35mm，6500mAh，电压7.2V。
为了镍氢动力电池的专利，美国的Cobasys和日本的PEVE从2001开始打了很多年。2005年至2014年，PEVE向Cobasys支付了大量专利使用费，以获得PEVE在北美销售镍氢动力电池的权利。
其实Cobasys基本已经过时了(锂离子电池的研究从2007年就开始了)，真正的牛X大法PEVE用镍氢电池盘活了整个丰田双发系列。我们前面提到的数据是什么？截至目前，全球累计销售超过654.38+06万辆，无一烧毁。
关于丰田双发镍氢电池的传说还有更多数字。例如，一位来自美国硅谷小镇洛斯加托斯的普锐斯用户声称，他的2004款丰田普锐斯仅在行驶35.5万英里(57万公里)时就遇到了电池故障。
在美国，更换一个普锐斯镍氢电池的官方要价约为4000美元(2.6万人民币)，保修期为8-10年。
如今，丰田是全球HEV插电式混合动力结构技术和销量的领导者，而坚持镍氢电池路线已经成为？技术是否正确？作为一个样本，之前使用松下丰田PEVE镍氢电池的本田和福特相继离开。
这么低能量密度的镍氢电池还有前途吗？镍氢电池是一种成熟的产品。目前国际市场年产量约为654.38+0.2亿只，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290万吨，属于储量一般的国家。但中国的制造成本相对较低，因此世界上很多镍氢电池制造商都在中国设立了生产基地，如松下的无锡工厂、三洋的苏州工厂和唐倩的天津工厂。
中国约占全球小型镍氢电池产量的74%，机动奥特曼(东莞)、彭浩(深圳)、袁可立(长沙)、三浦(鞍山)和比亚迪(深圳)是其中的大户。大型镍氢电池，日本产量约占全球95%，全球只有松下丰田PEVE一家。
镍氢电池的成本正在逐步降低，未来可能会替代相当一部分干电池，并利用其超过1000次的循环寿命提供更好的环保支持。
消费电子产品(小型)和HEV动力电池(大型)是镍氢电池的两大用户，也广泛应用于安防和医疗领域。2019年国内行业规模44亿元，预计2020年在40亿元左右。根据中研院普华工业研究所的研究报告，2025年镍氢电池市场规模将达到48.83亿元左右。
在大型镍氢电池领域，HEV非插电式混合动力汽车已经并将成为镍氢电池唯一的大客户，其安全性高、成本低、污染少、低温性能好、循环寿命长等优势是不可替代的。但在如今的新能源补贴政策下，镍氢电池是没有希望进入补贴行列，击败部分锂离子电池成为BEV纯电动汽车的动力电池的，因为锂离子电池能量密度太低、充电效率太低、放电速率太弱、快速充电太渣的特性都是悬浮的。
你搞砸了吗？我觉得好戏才刚刚开始。
镍氢电池虽然在BEV领域打不过锂离子电池，但在HEV领域的比重可以扩大。乘用车燃料消耗量限值以及乘用车燃料消耗量评价方法和指标，正在推动2025年我国乘用车新车平均燃料消耗量水平下降至4.0L/100km。单纯依靠ICE内燃机技术的提升基本无望，比如在ICE上加一个电动机，形成HEV节能动力总成。
镍氢电池的节能汽车时代正在悄然来临。
(文:黄恒乐)
@2019