鋰離子電池和氫鎳電池性能比較

www.sail-shipping.com 來源：電動車商情網作者：俠名類別：電動車維修時間：2005-8-17

動力電池一般指具有較高的電容量和輸出功率，可用作電動車輛、電動工具驅動電源的電池。目前認為較有發展前景的動力電池有氫化物鎳電池（簡稱氫鎳電池）和鋰離子電池。兩者的性能比較可從以下幾方面進行： 1、電池結構比較：氫鎳電池使用氫氧化鎳為正極活性物質，貯氫合金作負極活性物質，氫氧化鉀水溶液作電解液，為綠色環保型電池。鋰離子電池采用可允許鋰離子自由嵌入/脫出的含鋰鹽（如鈷酸鋰等）為正極活性物質，活性碳或石墨材料為負極材料，用不含水的有機物溶液為電解液。 2、蓄能特性比較：高容量型氫鎳電池的比能量為60--100 Wh/Kg，高功率型氫鎳電池的比能量為40--50 W h/Kg，高容量型鋰離子電池的比能量為100 --150Wh/Kg，尚無高功率型鋰離子電池產品。 3、充電性能比較：氫鎳電池采取恒電流充電方式充電，根據電池對電流的接受能力可采用不同的電流對電池充電，充電過程中無需對電池單體的電壓進行限制，同時，可以實現快速充電。鋰離子電池只能采取恒流+恒壓的充電方式，其中恒流部分一般不超過0.5C倍率，達到規定的充電電壓時，必須轉為恒壓充電，因此存在兩方面的不足：①充電不能實現快充；②對電池組的每個單體需進行電壓限制，否則會由于電池單體內阻不一致而導致內阻高的電池超電壓充電，從而進一步導致電解液分解產生氣體，使電池內壓驟增，而鋰電池內壓不可以自行消失，累積的結果將導致電池爆炸。 4、放電性能比較：氫鎳電池由于采用高導電性電解液，電池內阻較小，可以適應大電流放電，因此產品可分為低倍率、中倍率、高倍率電池。對于需要較大功率輸出要求的場合比較適用。鋰離子電池的內阻較高，當采用較大電流放電時，易造成電池發熱，從而加劇電解液的分解，產生爆炸的危險，因而只適合于中小電流放電。 5、高溫性能比較：電池在高溫時主要是充電方面的困難較大，氫鎳電池在較高溫時，副反應氧析出反應會加速，如果有較好的負極性能，在正極上析出的氧氣可以在負極上還原，從而使電池內壓得以消除。通過調整配方工藝，可以有效地提高電池在高溫時的充電效率并可實現高溫的快速充電。鋰離子電池不適于在高溫使用，在高溫充電時易使電解液分解，造成電池內高壓，而鋰離子電池的內部高壓不能實現內部消除。 6、低溫性能比較：電池在低溫時主要考慮放電性能，氫鎳電池在-20℃時可以用比較大的電流放電，如1C 放電，足以滿足動力輸出的需要。而鋰離子電池在低溫時不能正常放電，因而通常限制在0℃ 以上使用。 7、電池功率特性比較：高容量型氫鎳電池輸出比功率為200 W/Kg左右，高功率型氫鎳電池輸出比功率可大于6 00 W/Kg。目前這兩種氫鎳動力電池的技術都已達到實用水平。高容量型鋰離子電池的輸出比功率為150 W/Kg左右。高容量型鋰離子電池在通訊方面已投入使用，但高功率型鋰離子目前尚處于研究開發之中。 8、電池的使用壽命：電池的使用壽命一般以充放電循環次數來描述，并且要規范充放電的條件。氫鎳電池在 0.5C以下電流充放電，且放電深度限制在80%以下時，電池壽命可以達到1000次以上。而按1C 倍率進行100%快速全充放時，電池壽命亦可達500次以上。已有電池產品能夠達到以上要求。鋰離子電池不能快充電，只能以小于0.5C的電流時進行充電，并且在充電后期必須改為恒壓充電，按這種方式考慮，電池在80%放電深度條件下，電池的循環壽命亦可達1000次，但目前國內最好的也只達到300--500次。 9、制造成本：由于鋰離子電池目前主要采用價格昂貴的鈷酸鋰作正極材料，其使用的非水電解液及隔膜都主要依*進口，價格較高。電池的制造過程要求非水條件。鎳氫電池因而鋰離子電池的制造成本比氫鎳電池的高近一倍。 10、安全性比較：由于動力電池的使用條件比通訊電池的苛刻得多，因而對電池的安全性要求也高得多。在這方面，氫鎳電池的性能顯著優于鋰離子電池。綜合考慮比能量、比功率、壽命、價格、環保性能、安全性能、技術成熟度等因素，可以得出如下結論：氫鎳電池是現階段最有希望的動力電池體系。 1999年在北京召開的第十六屆國際電動車研討會EVS-16上，電池方面論題最多的是氫鎳電池，而電動車方面論題最多的是混合電動車，尤其是采用氫鎳電池作輔助動力的混合電動車。2000年在加拿大召開的第十七屆國際電動車會議，鋰離子電池占有的比率大增。然而，2 001年在德國柏林召開的第十八屆國際電動車會議上鋰離子電池的比率大為減少，而氫鎳電池占據了主導地位。事實上，現在從事電動車開發和產業化工作的幾個發達國家尤其是日本和美國，其動力電池主要是采用氫鎳電池。