二不同二投注计划表:电池研究院:为何双擎喜欢用镍氢电池?

2021-01-04 11:37:50 作者:黄恒乐
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www.msc88.com,  新华社北京12月5日电国家主席习近平12月5日致信米尔济约耶夫,祝贺他当选总统。  2016年9月2日,乌兹别克斯坦第一任总统卡里莫夫因脑溢血救治无效去世。而还出去的钱也已经有10万之多,但还是没有将欠款还清。根据过渡团队的消息,布兰斯塔德6日与特朗普在纽约会晤。

我们必须把思想政治理论课的理论性阐述与针对性批判有机结合起来,并运用理论性研究的成果批判错误的价值观念、社会思潮,从而让学生终身受益。  那么,我们不禁要问,日本到底为啥非和中国过不去是什么原因让日本对和自己历史渊源颇深如此大成见在占豪看来,日本如此对待中国,根本原因有四:我们必须把思想政治理论课的理论性阐述与针对性批判有机结合起来,并运用理论性研究的成果批判错误的价值观念、社会思潮,从而让学生终身受益。功效:补血养颜,益精明目。

交了材料后,大概3分钟不到就在支付宝收到5000元贷款。  习近平强调,要深化生态文明体制改革,尽快把生态文明制度的四梁八柱建立起来,把生态文明建设纳入制度化、法治化轨道。另一方面,由于国会弹劾不仅需要三分之二议员(本届为两百名)通过,宪法法院也能以多数票驳回弹劾,这对朴槿惠总统执政局面来说也还存在回旋的时间与余地。值得注意的是,若洪博培成为国务卿,可否预判他的政策导向同特朗普完全一致目前在国际贸易方面,洪博培是跨太平洋伙伴关系协定(TPP)的支持者,并认为TPP扮演了该区域重要的战略支柱角色。

  【太平洋汽车网 技术频道】80后基本都与镍氢电池有着不解之缘,小时候我们用过的索尼Walkman、收音机、四驱车,基本都靠镍氢电池驱动着。

  为了写这篇文章,我买了两组全新的镍氢电池,分别是来自无锡产的松下爱乐普白皮(非FDK贴牌货)和GP超霸2000,装在松下冲牙器和D50/D100录音笔上用了数月。

  不得不说,新型镍氢电池的放电表现比小时候用的那些强太多了。(因此,我是不是应该再买点四驱车?)

电池研究院:为何双擎喜欢用镍氢电池?

  在此必须感谢索尼大法的研发部门,坚持使用AA电芯槽的可换电池设计,我那堆索尼MD机、CD机、录音笔居然随着时间转移,续航变得越来越长,而苹果们统统成了不插电就无法开机超过半小时的工业垃圾。

 
1600万的双擎HEV车型,其实没用锂电池

  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荣放双擎,对镍氢电池在-30℃下顺利充放电颇有感触。

电池研究院:为何双擎喜欢用镍氢电池?

  实际上,丰田这组镍氢电池最低在-40℃也能工作,而笔者单反中的锂离子电池在-25℃的气温中只拍了100张照片就罢工了。

  为什么丰田在HEV车型上坚持使用古老的镍氢电池呢?

雪粉华 舞梨花 冬季试驾一汽丰田双擎系列

  这时候我们得先从更多古老的电池配方聊起:

  17www.msc88.com世纪:荷兰莱顿大学(Leiden University)的彼得·范·穆森布罗克教授(Prof. Pieter van Musschenbroek)发明了莱顿瓶(Leyden jar),人类第一次捕捉到了电,这也是第一种储电设备(冬天的毛衣不算)。

  18世纪:意大利物理学家亚历山德罗·伏打(Alessandro Volta)发明了世界上第一组正经的化学电源——“伏打电堆”。

电池研究院丨电池的昨天、今天与明天

  19世纪:Dr. William Cruikshank设计了第一款便于批量制造的电池,法国物理学家Gaston Planté发明了铅酸二次电池,电池与车辆在19世纪中页开始结合(如郭睿同事编撰的《电动车坎坷发展史》),爱迪生发明了可充电的铁镍电池,瑞典发明家Waldmar Jungner发明了镍镉电池,

电池研究院丨电池的昨天、今天与明天

  20世纪:6V铅蓄电池从1918开始装车,统治汽车电气系统30多年之后被12V铅蓄电池替代;世纪末锂离子电池得到了技术性突破(索尼1991商用化)。

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  21世纪:锂离子电池在消费电子、新能源汽车、电动飞行器、柴电潜艇、工业生产、智能穿戴等领域成就霸业。

  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几种解决方案:

主流锂离子电池性能对比
电极材料能量密度成本稳定性安全性循环寿命
三元锂(正极)
磷酸铁锂(正极)
钴酸锂(正极)中低
锰酸锂(正极)中高中低
镍钴铝酸锂(正极)
钛酸锂(负极)最低最高

  既然锂离子电池的种类如此繁多,生产成本逐年下降,为什么HEV非插电式混合动力车型都不喜欢用锂离子电池呢?

  很简单:因为镍氢电池目前更便宜,循环寿命更长(爱乐普就有2000个循环可用),还不容易烧。

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  更重要的是,镍氢电池无树枝状晶体产生,丰田1600万双擎家族车型在全球范围内都没有发生过电池包自燃事故。

 
“水素电池”是什么鬼?

  第一次让便携式民用电子设备成为现实的是“大哥大”和镍镉电池(Ni-Cd)。

  东西南北中,发财到广东。80年代末,一斤重的移动电话进入香港与广州市场,2万多一台的价格,充电10小时只能撑30分钟,镍镉电池记忆效应强,得配一个放电器放空了再充,最好每月进行一次深度充放电。

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  上图这种巨型的电池就是镍镉电池,可循环1100次(实际用起来差远了)。

  镍镉电池是第一代手机电池,第二代则是今日主角镍氢电池(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,每一步都非常不容易。

  80年代出生的读者应该还记得小时候有一个词汇叫“水素电池”,我手头上刚好有三枚“水素电池”,中间那颗是索尼生产的,绿色两颗是国内的无牌副厂货,目前市场上只能买到后者。

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  “水素”一词其实是日文,如下图翻译截屏和商品广告原图:

电池研究院:为何双擎喜欢用镍氢电池?

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  笔者找了一下镍氢电池的负极与正极的反应式,是下面这样的,这下子我才知道“水素”一词的来源:

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

  镍氢电池的研发开始于1967年,戴姆勒-奔驰和大众汽车当时参与了技术研发(研发地点在Battelle Geneva Research Center),将近20年的时间终于研发出能量密度只有50Wh/kg左右的镍氢电池。70年代,镍氢电池在人造卫星上有了应用(根据维基百科),但笔者并未找到具体的卫星型号。

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  镍氢电池在1985年才终于商用化,随后各式镍氢电池成功占领了我们手里便携式电子设备的电池仓,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打败的MD机,中后期版本均改用了这种115×65×28mm的“香口胶式水素电池”,标定电压1.2V,容量1400mAh左右。

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  索尼在1991年将锂离子电池投入商用化,但成本高到可怕,至今都没压到一个合理的价位(这也是各位觉得买电动车特别贵的原因)。

  那么,大家就继续用镍氢电池作为主流的二次电池吧。可是前期的镍氢电池,自放电(漏电)特别厉害,放在四驱车上面用倒不是什么问题,因为充满电之后很快就被我玩光了。但若放在低电耗长续航的用电设备上,比如石英钟、遥控器,就很让人抓狂了。

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  所以,笔者当时只会选用一次电池来给这些设备供电,最经典的配方就是下图的白皮三个五,红白蓝配色跟大白兔奶糖一模一样,不同的是大白兔是神物,白皮555是垃圾中的战斗机。

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  后来日本三洋电机的eneloop镍氢电池很好地解决了这个自放电问题,2006年推出市场的第一代eneloop将1年的自放电比例缩减至20%,最低工作温度-10℃,循环次数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eneloop,10年的自放电比例才30%,这意味着镍氢电池最大的短板已被基本清除,拿来做低电耗长续航用电设备的供电也没有问题了。

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  在电池界,eneloop“爱老婆”就代表着镍氢电池的最高水平。

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镍氢电池的电化学性能

  镍氢电池(Ni-MH)的英文全称是Nickel-Metal Hydride,镍金属氢化物,这里的“金属”指的是金属互化物(intermetallic compound),其中分为两大类:

AB5:A = 稀土元素混合物(或)再加上钛(Ti);B = 镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、(或者)加上铝(Al)。

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

  其中AB5类更常见,AB2类的容量更高。

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  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+)会释放出来,由以上化合物吸收并避免形成氢气(H2)以防电池结构被破坏;放电时,这些氢离子经由相反过程回到原来地方。

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  与锂离子电池一样,镍氢电池不是一种配方而是一整个电池配方系列,可分为容量型、功率型、耐低温型、低自放型。

  容量型镍氢电池:索尼5号镍氢电池可以达到1.2V*4600mAh,能正面对决14500锂离子电池。

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

  耐低温型镍氢电池:-40℃超低温工作,可用容量、内阻几乎没差别。低温是锂离子电池的死穴。

  低自放镍氢电池:至于所以刚刚提到的eneloop低自放电镍氢电池,全称是LSD Ni-MH,Low Self-Discharge Nickel-Metal Hydride。自放电率是镍氢电池的死穴所在。

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  镍氢电池有个优势,就是电压低,电控简单,可以完美替代普通的1.5V干电池,AA型(5号)和AAA型(7号)的镍氢电池的电压是1.2V,这是一个很关键的电压数字。

  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替代6V和12V电压平台的二次电池。

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  太深奥的东西不说,我们直接来一点易懂易学的小结论吧,镍氢电池的优势有:

  1、最大的优势是安全性高,即使制造工艺不良、受外力挤压变形、短路、大电流放电(伴随发热)也不会像锂离子电池那样自燃然后自爆。

  2、技术成熟,适合大规模生产,成本较低。

  3、配方很少污染,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个循环不是问题,HEV车型的镍氢电池基本都是终身免维护的。

  6、记忆效应小。

  7、电芯一致性比锂离子电池更高。

  8、1.2V额定电压是个不错的数字,很容易凑整。(此外,最低放电电压是0.9V,满电1.4V,了解一下就行)

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  镍氢电池的劣势有:

  1、能量密度太低,电芯单体能量密度只有60-120Wh/kg,成组之后更加惨不忍睹。

  2、充电效率很低,只有66%左右,也即是34%的电量没被充进去,而锂离子电池充电效率可达95%。

  3、自放电速度太高,三洋使用了新的阳阴极分隔层、新的阴极添加剂、新的超级晶体结构合金、更薄更坚固的外壳,完成了自放电的自我救赎。

  4、放电倍率还不够强,虽然已经到了15C,但锂离子电池可以做到45C,所以给大众ID.R那种短跑爆发型的电动战车用镍氢电池的话就扑街了。

  5、快速充电性能简直是渣渣,1C已经是镍氢的快充速度了……

  6、高温情况下的充放电效率降低明显。

 
为何镍氢电池没能成为汽车动力电池主流?

  汽车用的镍氢电池有两大流派,一派是美系的通用,一派是日系的松下&丰田。

  我们先来说说通用,通用跟镍氢电池还是有段故事可以讲讲的。一开始Stanford R. Ovshinsky弄出了一种可供量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1994年购买了Ovonics专利,随后用在了EV1后期版本上,就是下图这个。

  通用EV1(纯电动):业界著名的纯电动工业垃圾,真正的电驱先锋之作。前期版本用的是16.5-18.7kWh的铅酸电池,后期版本用的是26.4kWh的镍铬电池,续航达到228km,在1999年这个年份算得上牛到不行不行的角色。

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  不过,很快通用就发现自己彻底搞砸了,那批车子最终用通用自己收购回去集中销毁。

  2000年10月,通用把专利卖给了德士古石油,一周后转手给雪佛龙。雪佛龙的子公司Cobasys一直生产着镍氢电池,后来又被SB LiMotive(三星SDI与博世合资)收购,2012年变成博世独资。

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  另一个派系是松下与丰田合资成立的Panasonic EV Energy(PEVE)公司,他们在90那年代推出了适用于新能源车的高容量(28-95Ah)镍氢动力电池,用于1997年开始生产的丰田普锐斯,以及之后的本田Insight混动、本田思域混动、福特等车型。

  本田Insight(混动):初代1999-2006(下图),二代2009-2014,三代2019至今。Insight是本田第一代IMA混动系统的试验田,薄片电机放在P1位置,飞轮之后、变速箱之前,镍氢电池使用D型。

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  本田思域(一代混动):本田Insight IMA结构的“性能版”,电机也在P1位置,电池是120个串联的D型镍氢电池,6.0Ah容量比Insight更低,但充放电速度更高。

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  本田EV Plus(纯电):本田给汽车工业带来的前锋之作,第一个大型汽车制造商抛弃弱炸天的铅酸电池,采用镍氢电池来驱动车轮,1997-199之间在日本枥木造了300台,续航129-169km,放在2012年左右的中国估计还有点竞争力。

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  福特Escape混动,翼虎/锐际的前身):初代(2004-2008)与二代(2009-2011)福特Escape非插电式混动版用过镍氢电池,初代目还跟丰田THS(双擎)技术有专利抵触,这两家公司后来达成了专利共享协议,丰田允许福特用丰田的部分混动技术,福特允许丰田用福特的部分柴油机技术。

  不过现在福特基本都落下功课了,比如蒙迪欧混动就改用了镍钴锰锂离子电池(MKZ当然是同款),好处是能量转换效率更高,我们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?暂时不太清楚,卖得太少了。

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  福特Ranger EV(纯电):从Ranger单排皮卡改过来的,1998产的是铅酸电池版本,1999产的是镍氢电池版本,镍氢版本的能量密度提升至57.3Wh/kg,续航提升至185km(72km/h匀速)。这玩意一直生产到2002年,没人买的,都是以市场试验目的租了出去,2004年项目终止的时候全部给召回销毁了。

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  丰田普锐斯(混动,1/2/3/4代)&丰田其他双擎混动车型:如今的第四代丰田普锐斯HEV双擎版本使用的是镍氢电池,这是一种超级长超级细的电芯(其实就是6个1.2V电芯串联起来),390×35mm,6500mAh,电压为7.2V。

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  为了镍氢动力电池的专利,美系的Cobasys和日系的PEVE从2001年开始打了多年官司,2005-2014年间PEVE支付了大笔专利特许使用费给Cobasys,以获得PEVE在北美销售镍氢动力电池的权限。

  实际上,Cobasys基本已是废的(2007年开始就转舵研究锂离子电池了),真正牛X大发的PEVE用镍氢电池盘活了整个丰田双擎系列,前文我们提到的数据是——全球范围内至今销售超过1600万辆,没有一台烧的。

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  关于丰田双擎镍氢电池的江湖传说还有更多数字,比如之前有一位来自美国硅谷洛斯加托斯(Los Gatos)小镇的普锐斯用户就宣称,他的2004款丰田普锐斯开到35.5万英里(57万公里)的时候才遇到了电池失效。

  在美国,更换一套普锐斯镍氢动力电池的官方要价大概是4000美元(2.6万人民币),提供8-10年保修期。

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  如今,丰田是全球HEV非插电式混合动力结构的技术和销量老大,坚持镍氢电池路线成为了“技术正确”的一个样本,之前使用松下丰田PEVE镍氢电池的本田和福特却纷纷离场。

 
能量密度如此低的镍氢电池还有未来吗?

  镍氢电池已经是一种成熟的产品,目前国际市场年产量为12亿只左右,其中大型镍氢电池(车用镍氢动力电池)在2.5亿只左右,超过9成的大型镍氢电池是松下丰田PEVE生产的。

  中国镍矿总储量290万吨,属于储量一般的国家,不过我国制造业成本较低,所以世界上很多镍氢电池生产商都在中国设立了生产基地,比如松下的无锡工厂,三洋的苏州工厂、汤浅的天津工厂。

电池研究院:为何双擎喜欢用镍氢电池?

  小型镍氢电池,中国的产量占全球74%左右,超霸(东莞)、豪鹏(深圳)、科力远(长沙)、三普(鞍山)、比亚迪(深圳)是大头;大型镍氢电池,日本的产量占全球95%左右,松下丰田PEVE在全球范围内一家独大。

  镍氢电池的成本逐步下降,未来可能可以替代相当一部分的干电池,并利用其1000次以上的循环寿命提供更好的环保支持。

电池研究院:为何双擎喜欢用镍氢电池?

  消费类电器产品(小型)和HEV动力电池(大型)是镍氢电池的两大用户,此外还在安防和医疗等领域有着广泛应用,2019年国内行业规模是44亿元人民币,预计2020年在40亿元左右。根据中研普华产业研究院的研究报告,镍氢电池的市场规模会在2025年达到48.83亿元左右。

电池研究院:为何双擎喜欢用镍氢电池?

  在大型镍氢电池领域,HEV非插电式混合动力车型已是且将是镍氢电池的唯一大客户,安全性高、成本较低、污染少、低温性能好、循环寿命长是无可替代的优势。不过在当今的新能源补贴政策下,镍氢电池已经没希望进入补贴行列并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、放电倍率太弱、快速充电太渣的特性,都是被锂离子电池吊打的。

电池研究院:为何双擎喜欢用镍氢电池?

  玩砸了么?我怎么觉得好戏才刚刚开始啊。

  虽然镍氢电池在BEV领域打不过锂离子电池,但HEV领域的占比是可以扩张的。《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》正在推动我国乘用车新车平均燃料消耗量水平在2025年下降至4.0L/100km,单凭ICE内燃机技术的提升是基本没有希望的,比如给ICE加上电动机组成HEV节能动力总成。

  属于镍氢电池的节能车时代,正在默默到来。

(文:太平洋汽车网 黄恒乐)

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