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电池研究院为何双擎喜欢用镍氢电池 [复制链接]

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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,装在松下冲牙器和D50/D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?)

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。

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。

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?

这时候我们得先从更多古老的电池配方聊起:

17世纪:荷兰莱顿大学(LeidenUniversity)的彼得·范·穆森布罗克教授(Prof.PietervanMusschenbroek)发明了莱顿瓶(Leydenjar),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(AlessandroVolta)发明了世界上第一组正经的化学电源——“伏打电堆”。

19世纪:Dr.WilliamCruikshank设计了第一款便于批量制造的电池,法国物理学家GastonPlanté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WaldmarJungner发明了镍镉电池,

20世纪:6V铅蓄电池从开始装车,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(索尼商用化)。

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:

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(爱乐普就有个循环可用),还不容易烧。

更重要的是,镍氢电池无树枝状晶体产生,丰田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。

上图这种巨型的电池就是镍镉电池,可循环1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。

“水素”一词其实是日文,如下图翻译截屏和商品广告原图:

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:

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BattelleGenevaResearchCenter),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。

镍氢电池在年才终于商用化,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×65×28mm的“香口胶式水素电池”,标定电压1.2V,容量mAh左右。

索尼在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。

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,白皮是垃圾中的战斗机。

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,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0次。

年松下收购了三洋电机50.19%的股份。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。

在电池界,eneloop“爱老婆”就代表着镍氢电池的最高水平。

镍氢电池的电化学性能

镍氢电池(Ni-MH)的英文全称是Nickel-MetalHydride,镍金属氢化物,这里的“金属”指的是金属互化物(intermetallic

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