鎳氫充電電池

由於大量使用的鎳鎘電池（Ni－Cd）中的鎘有毒，使廢電池處理複雜，環境受到污染，因此它將逐漸被用儲氫合金做成的鎳氫充電電池（Ni－MH）所替代。

從電池電量來講，相同大小的鎳氫充電電池電量比鎳鎘電池高約1.5～2倍，且無鎘的污染，現已經廣泛地用於移動通訊、筆記本計算機等各種小型攜帶型的電子設備。更大容量的鎳氫電池已經開始用於汽油/電動混合動力汽車上，利用鎳氫電池可快速充放電過程，當汽車高速行駛時，發電機所發的電可儲存在車載的鎳氫電池中，當車低速行駛時，通常會比高速行駛狀態消耗大量的汽油，因此為了節省汽油，此時可以利用車載的鎳氫電池驅動電動機來代替內燃機工作，這樣既保證了汽車正常行駛，又節省了大量的汽油，因此，混合動力車相對傳統意義上的汽車具有更大的市場潛力，世界各國都在加緊這方面的研究。

基本介紹

• 中文名：鎳氫充電電池
• 外文名：Ni－MH
• 原理：儲氫合金的儲氫能力很強等
• 同類型對比：包括鉛酸電池、鎳金屬電池等
• 概述：利用鎳氫電池可快速充放電過程..
• 鉛酸電池：它也是成熟的電動汽車蓄電池..

原理

某些金屬具有很強的捕捉氫的能力，在一定的溫度和壓力條件下，這些金屬能夠大量“吸收”氫氣，反應生成金屬氫化物，同時放出熱量。其後，將這些金屬氫化物加熱，它們又會分解，將儲存在其中的氫釋放出來。這些會“吸收”氫氣的金屬，稱為儲氫合金。

儲氫合金的儲氫能力很強。單位體積儲氫的密度，是相同溫度、壓力條件下氣態氫的1000倍，也即相當於儲存了1000個大氣壓的高壓氫氣。

同類型電池對比

還有世界新開發的各種新型電池，給大家做個介紹，大家對比一下：

當前研究開發的電動汽車動力電池主要包括鉛酸電池、鎳金屬電池、鋰離子蓄電池、高溫鈉電池、金屬空氣電池、超級電容、飛輪電池以及具有更好發展遠景的燃料電池和太陽能電池。

1、鉛酸電池

鉛酸電池已有100多年的歷史，廣泛用作內燃機汽車的起動動力源，它也是成熟的電動汽車蓄電池。鉛酸電池正負電極分別為二氧化鉛和鉛，電解液為硫酸。鉛酸電池又可以分為兩類，即注水式鉛酸電池和閥控式鉛酸電池。前者價廉，但需要經常維護，補充電解液；後者通過安全控制閥自動調節密封電池體內在充電或工作異常時產生的多餘氣體，免維護，更符合電動汽車的要求。總體上說，鉛酸電池具有可靠性好、原材料易得、價格便宜等優點，比功率也基本上能滿足電動汽車的動力性要求。但它有兩大缺點；一是比能量低，所占的質量和體積太大，且一次充電行駛里程較短；另一個是使用壽命短，使用成本過高。由於鉛酸電池的技術比較成熟，經過進一步改進的鉛酸電池仍將是近期電動汽車的主要電源，正在開發的電動汽車用先進鉛酸電池主要有以下幾種：水平鉛酸電池、雙極密封鉛酸電池、卷式電極鉛酸電池等。

2、在電動汽車上使用的鎳金屬電池主要有鎘鎳電池和氫鎳電池兩種。鎘鎳電池和鉛酸電池相比，能夠達到比能量55Wh/kg，比功率200W/kg，循環壽命2000次，而且可以快速充電，雖說其價格為鉛酸蓄電池的4～5倍，但由於其在比能量和使用壽命方面的優勢，因此其長期的實際使用成本並不高。但由於其含有重金屬鎘，在使用中不注意回收的話，就會形成環境污染，許多已開發國家都已限制發展和使用鎘鎳電池。而氫鎳電池則是一種綠色鎳金屬電池，它的正負極分別為鎳氫氧化物和儲氫合金材料，不存在重金屬污染問題，且其在工作過程中不會出現電解液增減現象，電池可以實現密封設計。鎳氫電池在比能量、比功率及循環壽命等方面都比鎘鎳電池有所提高，使用氫鎳電池的電動汽車一次充電後的續駛里程曾經達到過600公里，在歐美已實現了批量生產和使用。氫鎳電池就其工作原理和特點是適合電動汽車使用的，它已被列為電動汽車用首選動力電池，但其還存在價格太高，均勻性較差（特別是在高速率、深放電下電池之間的容量和電壓差較大），自放電率較高，性能水平和現實要求還有差距等問題，這些問題都影響著氫鎳電池在電動汽車上的廣泛使用。

3、鋰離子蓄電池

鋰離子蓄電池是90年代發展起來的高容量可充電電池，能夠比氫鎳電池存儲更多的能量，比能量大，循環壽命長，自放電率小，無記憶效應和環境污染，是當今各國能量存儲技術研究的熱點，主要集中在大容量、長壽命和安全性三個方面的研究。鋰離子蓄電池中，鋰離子在正負極材料晶格中可以自由擴散，當電池充電時，鋰離子從正極中脫出，嵌入到負極中，反之為放電狀態，即在電池充放電循環過程中，藉助於電解液，鋰離子在電池的兩極間往復運動以傳遞電能。鋰離子蓄電池的電極為鋰金屬氧化物和儲鋰碳材料，根據電解質的不同，鋰離子蓄電池一般可分為鋰離子電池和鋰聚合物電池兩種。

4、 高溫鈉電池

高溫鈉電池主要包括鈉氯化鎳電池（NaNiCl2）和鈉硫蓄電池兩種。鈉氯化鎳電池是1978年發明的，其正極是固態NiCl2，負極為液態Na，電解質為固態β-Al2O2陶瓷，充放電時鈉離子通過陶瓷電解質在正負電極之間漂移。鈉氯化鎳電池是一種新型高能電池，它具有比能量高（超過100Wh/kg），無自放電效應，耐過充、過放電，可快速充電，安全可靠等優點，但是其工作溫度高（250-350℃），而且內阻與工作溫度、電流和充電狀態有關，因此需要有加熱和冷卻管理系統。而鈉硫蓄電池也是普遍看好的電動汽車蓄電池，它已被美國先進電池聯合體(USABC)列為中期發展的電動汽車蓄電池，鈉硫蓄電池具有高的比能量，但它的峰值功率較低，而且這種電池的工作溫度近似300℃，熔融的鈉和硫有潛在的毒性，腐蝕也限制了電池的可靠性和壽命。

5、鋅空氣電池（Zinc-air）

鋅空氣電池是一種機械更換離車充電方式的高能電池，正極為Zinc，負極為Carbon（吸收空氣中的氧氣），電解液為KOH。鋅空氣電池具有高比能量（200Wh/kg），免維護、耐惡劣工作環境，清潔安全可靠等優點，但是其具有比功率較小（90W/kg），不能存儲再生制動的能量，壽命較短，不能輸出大電流及難以充電等缺點。一般為了彌補它的不足，使用鋅空氣電池的電動汽車還會裝有其它電池（如鎳鎘蓄電池）以幫助起動和加速。

6、超級電容

超級電容是為了滿足混合電動汽車能量和功率實時變化要求而提出的一種能量存儲裝置，它是一種電化學電容，兼具電池和傳統物理電容的優點。超級電容往往和其它蓄電池聯合套用作為電動汽車的動力電源，可以滿足電動汽車對功率的要求而不降低蓄電池的性能，超級電容的使用，將減少汽車對蓄電池大電流放電的要求，達到減少蓄電池體積和延長蓄電池壽命的目的。開發高比能量、高比功率、長壽命、高效率和低成本的超級電容，可以提高商業化電動汽車動力性（特別是加速能力）、經濟性和續駛里程。根據電極材料的不同，超級電容可分為碳類超級電容（雙電層電化學電容）和金屬氧化物超級電容兩類。

7、飛輪電池

飛輪儲能電池的概念起源於上世紀70年代早期，最初只是想將其套用在電動汽車上，但限於當時的技術水平，並沒有得到發展。直到上世紀90年代由於電路拓撲思想的發展，碳纖維材料的廣泛套用，以及全世界範圍對污染的重視，這種新型電池又得到了高速發展，並且伴隨著磁軸承技術的發展，這種電池顯示出更加廣闊的套用前景。歐美國家已出現實用化產品，而我國在這方面的研究才剛剛起步。它突破了化學電池的局限，用物理方法實現儲能。是一種以動能方式存儲能量的機械電池，它由電動/發電機、功率轉換、電子控制、飛輪、磁浮軸承和真空殼體等部分組成，具有高功率比、高能量比、高效率、長壽命和環境適應性好等優點。飛輪電池中的電機，在充電時該電機以電動機形式運轉，在外電源的驅動下，電機帶動飛輪高速旋轉（可達到200000rpm），即用電給飛輪電池“充電”增加了飛輪的轉速從而增大其動能；放電時，電機則以發電機狀態運轉，在飛輪的帶動下對外輸出電能，完成機械能(動能)到電能的轉換。要開發適合電動汽車的實用性飛輪。

8、燃料電池

燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學能通過電極反應直接轉化為電能的發電裝置，它的基本化學原理是水電解反應的逆過程，即氫氧反應產生電、水和熱。它不需要燃燒、無轉動部件、無噪聲、運行壽命長、可靠性高、維護性能好，實際效率能達到普通內燃機的2至3倍，加之其最終產物又是水，真正達到清潔、可再生、無排放的要求，是21世紀的首選能源。而且，燃料電池也不需要像其它電池那樣進行長時間的充電，它只需要像給汽車加油一樣補充燃料即可。據美國ABI調查公司預測，2011年全球燃料電池汽車的產量將達到240萬輛，占世界汽車總產量的4.3%，日本政府也計畫在十年內普及燃料電池。2002年12月，日本豐田公司已向日本政府交付了第一批商用燃料電池電動汽車。燃料電池由正負電極、催化層和電解質構成，根據電解質的不同，燃料電池可分為磷酸型、質子交換膜型、鹼性型、熔融碳酸鹽型和固體氧化物型等幾種，只有質子交換膜型燃料電池最適合電動汽車使用，我國研製成功的“中國氫動力首號車”使用的就是質子交換膜型燃料電池。一套較完整的燃料電池系統由以下幾個部分組成：燃料處理部分、燃料電池、直流交流轉換器和熱能管理部分。

9、太陽能電池

太陽能電池是一種把光能轉換為電能的裝置，太陽能已廣泛用於照明、家用電器、發電、交通信號、地質、航天等領域。部分機構也已研製出了使用太陽能電池的電動汽車樣車，但是由於太陽能電池還存在光電轉換效率不高、價格太高、電池系統配置較複雜等問題，只能作為電動汽車的補充電源，還不能大規模的生產套用，但太陽能作為最清潔的、取之不盡用之不竭的能源，對它的研究和套用必將會取得長足的進步。