能量密度比锂电池低四成，为何镍氢电池还是丰田混动的首选？

尽管我国的新能源汽车名录中并不包括众多非插电的混合动力汽车，但无可否认，这种既无需改变用户用车习惯，又能带来显著的燃油经济性以及驾乘高品质感的混合动力汽车，正越来越受到用户欢迎。说到混合动力，除了本田这个后来者外，在国内市场靠谱的就是最早将这一技术带到中国的丰田。显然丰田正是吃了这个甜头，2019年1月，第八代凯美瑞销量达到了19720辆，其中混合动力车型占比为21%。而售价更为亲民的紧凑级车型雷凌，1月销量达26681辆，其中混合动力车型占比也达到了20%。但对于混合动力汽车，不少消费者依旧存在一个疑问，为什么在绝大多数新能源汽车（如特斯拉、蔚来、比亚迪等）都使用锂离子电池，丰田还一味专注于使用镍氢电池？在我们日常使用的生活用品早已使用锂离子电池的今天，使用镍氢电池是否显得过时，这是出厂出于降低生产成本的做法吗？事实上，混合动力汽车使用镍氢电池有着相当大的优势，不仅丰田，包括福特、通用等诸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。1，电池千万种，安全第一条镍氢电池之所以能成为一众汽车的首选，中重要的是其具有无可比拟的安全可靠性能。一方面，镍氢电池电解液为不可燃的水溶液。另一方面，镍氢电池的比热容、电解液蒸发热相对较高、而能量密度相对较低，这意味着即使发生短路、刺穿等极端异常情况，电池温升幅度也不大不会引起燃烧。最后，作为一款较为成熟的电池产品，镍氢电池的产品质量控制难度低，良品率较高。截至2014年底，全球超过73%的混合动力汽车采用镍氢电池，总数超过800万辆，这些混合动力汽车在使用过程中，并出现过因电池引起的严重安全事故。而作为商业化混动汽车的代表――丰田普锐斯，得益于出色的充放电程序，这些车在使用十年后电池也没有出现明显的寿命衰减。因此，成熟的镍氢电池，是目前最具商业应用价值的电池。国外有测试人员对普锐斯的电池组进行人为的不断电充电测试，电池组也没有因此而引起严重的安全事故。2“浅充电”造长寿命其次是镍氢电池具有良好的快速充放电性能。混合动力汽车的电池容量都不大，例如最新的第八代凯美瑞双擎，电池容量仅有6.5千瓦・时，相比插电混动动辄10千瓦・时以上的电量，容量少了一半以上。而由于混合动力系统的工作方式，需要不停地对电池进行快速充放电，而在这种工况下，镍氢电池相比锂离子电池更有优势。尽管镍氢电池的能量密度只有锂离子电池的60-80%（锂电池为100J/m3），但由于镍氢电池的特点对安全保护，温度控制等要求更低，因此无需大体积就能轻松在混合动力汽车上找到自己的容身之所。混合动力汽车特殊的动力系统，在合理的动力输出策略之下，在行驶过程中一般只会用到电池容量的10%，即使最极端的情况，电池最大用量大概只能是40%。换言之，电池有约60%的电量是永远动用不到，这样的“浅充电”策略，对于镍氢电池而言，能极大地延长其使用寿命，充放电循环次数可达10000次以上。3，环保的电池才能造出环保的汽车虽然锂离子电池没有记忆效应，但充放电循环次数一般只有600次左右，而且在高电流快充快放以及过充过放的复杂使用环境中，电池寿命大幅下降。另外由于锂离子电池采用有机电解质溶液，低温下电阻迅速增大，0℃下性能已大大衰减 ，不能满足-10℃下正常使用要求。反观镍氢电池，由于采用碱性电解质水溶液，其工作温度可低至-40℃，因此在冬季，混合动力汽车的动力、经济等性能也没有明显变化。最后，由于镍氢电池不含剧毒物质，对环境更加友好。镍氢电池的主要成分为镍、稀土，回收价值高（有残余价值），回收难度小，基本可全部回收再利用，实现材料可持续发展，被称为是最具有环保效果的电池。反观锂离子电池，回收难度就高得多。锂电池自身的化学活泼特性，是其回收的技术路线相当复杂，电池必须先进行预处理，包括放电、拆解、粉碎、分选。拆解之后的塑料和金属壳体可以回收，但代价高昂：因为残余电压仍然高达数百伏（不包括18650电池），并有一定危险性；电池壳体为了安全需要，封装为不可自拆卸的形式，打开颇费功夫；另外，锂电池正极材料也是五花八门，对回收用的酸碱溶液要求高。以目前的技术，锂电池回收无疑是一桩赔本的买卖。除了上述这些，镍氢电池还有放电特性平稳，放电曲线平滑，发热量小等优势。因此，在电池技术未有重大突破之前，这种能量密度相对较低的镍氢电池，依旧是对电池电量要求不高的混合动力汽车的最佳拍档。