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浅析镍氢电池的电气特点以及其市场应用现状!

  • 来源:睿禹能镍氢电池-发布时间:2024-08-03

当我们谈论现代能源存储技术时,镍氢电池是一个不容忽视的存在。它既不是最新潮的宠儿,也绝非过时的弃儿,而是在能源舞台上稳健前行的中坚力量。从日常生活中的小型电子设备,到工业领域的关键应用,镍氢电池都在默默地发挥着重要作用。那么,它究竟是凭借何种特质,在激烈的能源竞争中立足的呢?

镍氢电池是一种碱性电池,具有以下特点:

一、优点:

能量密度高:是镉镍电池的1.5倍以上;

功率大:适合大电流放电;

可密封:耐过充放电能力强;

环保:无污染,被誉为“绿色电源”;

安全可靠:无树枝状晶体生成,可防止电池内短路,无记忆效应等。

二、缺点:

电压低:电池电压仅为1.2-1.3V;

成本高:需要贵金属做催化剂;

自放电率高;

高温性能差:电池充满电时温度可达42度左右,不宜超过45度,否则寿命会很快降低,电池内阻将会增大;

电池老化快:长时间存放时电池会老化。

镍氢电池的电气性能参数主要包括标称容量、标称电压、内阻、终止电压、放电终止电压、充放电电流和循环寿命等:

标称容量:指在一定放电条件下,电池放电至终止电压时放出的电量。IEC标准规定MH-Ni电池在20±5°C环境下,以0.1C充电16小时后以0.2C放电至1.0V时所放出的电量为电池的额定容量;

标称电压:单元镍氢电池的标称电压是1.2V,标称电压由极板材料的电极电位和内部电解液的浓度决定,当环境温度、使用时间、工作状态、剩余电量有变化时,单元电池的输出电压会有变化;

循环寿命:一次完全充放电过程被视为镍氢电池的一个充电周期,电池反复充电就构成了电池的循环寿命。镍氢电池的充电周期是按照IEC标准规定的,通常,镍氢电池寿命应达到500次。


镍氢电池与磷酸铁锂、三元锂电池的优缺点对比如下:

一、优点:

镍氢电池:与磷酸铁锂电池相比,其低温性能更好,在-10°C时,容量没有明显改变;与三元锂电池相比,其安全性更高,生产技术成熟,电池能量储备大,重量更轻,使用寿命更长,并且对环境无污染;

磷酸铁锂电池:与镍氢电池相比,其高温性能更好,热风值可以达到350-500°C;与三元锂电池相比,其稳定性更好,在同样的条件下,磷酸铁锂电池可使用7到8年的时间,并且充电快速,使用专用充电器,1.5C充电40分钟即可以使电池充满;

三元锂电池:与镍氢电池相比,其能量密度更高,电压平台更高,电池电压是3.7V,是镍氢电池的3倍左右;与磷酸铁锂电池相比,其耐低温性能更好,在-20°C--60°C的自然环境下安全使用,经过生产工艺上的正确处理,还可以在-45°C自然环境下安全使用。

二、缺点:

镍氢电池:与磷酸铁锂电池相比,其能量密度较低,电池容量较小;与三元锂电池相比,其电压平台较低,电池输出电流较小;

磷酸铁锂电池:与镍氢电池相比,其低温性能较差,在低温环境下,充电效率有所降低,且会影响电池的电容;与三元锂电池相比,其能量密度较低,振实密度与压实密度很低,导致锂离子电池的能量密度较低;

三元锂电池:与镍氢电池相比,其安全性较差,受到撞击和高温时起火点较低;与磷酸铁锂电池相比,其稳定性较差,在高温环境下,其安全性和稳定性会受到影响。

以下是镍氢电池的一些常见应用场景:

消费电子领域(曾经广泛如今部分领域仍有应用):

1. 早期的移动电话(在锂离子电池大规模应用前曾作为主流电池类型之一,现在基本被取代)。

2. 便携式摄像机、数码相机等,不过随着锂电池技术发展,在这些领域的应用也在减少。

3. 无线耳机等一些小型音频设备。

交通工具领域:

1. 混合动力汽车(HEV):尤其是在较早推出的混合动力车型中应用较多,如丰田的普锐斯等。具有高功率性能、成熟的技术和较好的安全稳定性。

2. 电动摩托车和电动自行车:作为动力电源,相对铅酸电池能量密度较高、循环寿命较长;相对锂电池安全性和成本有一定优势。

3. 铁路领域:如部分160公里复兴号动力集中动车组、地铁、单轨车辆辅助电源系统。

工业和特种领域:

1. 电动工具:如电钻、电锯等,功率性能好,适合大电流放电。

2. 医疗设备:例如一些可移动的检测设备、治疗仪器等。

3. 智能物流运输小车 。

4. 机器人:作为动力源,为机器人提供动力支持。

5. 军事领域:应用于通信后备电源、空间技术、潜水艇等,其具有较好的安全性和稳定性。

备用电源领域:

1. 通信基站备用电源:在电网故障或停电时保证通信基站的持续运行。

2. 不间断电源(UPS)系统:为重要设备提供应急电源保障。

3. 应急照明灯具:在紧急情况下提供照明。

家用领域:

1. 电动玩具:具有一定的续航能力和可重复充电特性。

2. 家用小型电器:如小型手持吸尘器等。

3. 智能家居设备:一些需要移动使用和有一定续航要求的智能家居产品。

4. 个人护理产品(如部分电动剃须刀等) 。

镍氢电池是一种性能良好的蓄电池,具有高比能量、高功率、适合大电流放电、可循环充放电、无污染等优点。但是它由于以下各大原因导致难以在市场得到更好的应用推广:
1. 成本因素:镍氢电池的原材料如金属镍非常昂贵,其制造成本相对干电池较高,这使得镍氢电池在价格上竞争力较弱,可能限制了其在一些对成本敏感的应用领域的发展。
2. 技术性能局限:镍氢电池在能量密度方面与锂电存在较大的差距,其储能能力有限。这使得镍氢电池在应对高能量需求的应用场景时显得力不从心,如电动汽车、智能手机等。
3. 充电速度较慢:镍氢电池的充电速度相对较慢,无法满足现代消费者对快速充电的需求。在快节奏的现代生活中,人们对充电速度的要求越来越高,镍氢电池在这方面的劣势导致其市场份额逐渐减少。
4. 低温性能较差:镍氢电池在低温环境下容量会减小,高温时充电耐受性也不佳,这限制了它在一些温度条件较为苛刻的应用场景中的使用。
5. 市场竞争激烈:在电池市场中,镍氢电池面临着来自其他电池技术的激烈竞争,如锂离子电池等。锂离子电池具有更高的能量密度和更低的成本,在许多应用领域中逐渐取代了镍氢电池。
6. 环保问题:镍氢电池在生产和使用过程中存在一定的环保问题。例如,电池中的镍和氢元素可能对环境和人体健康造成一定的影响。
7. 行业标准和规范不完善:目前对于镍氢电池的行业标准和规范还不够完善,这可能导致市场上的产品质量参差不齐,影响消费者的信心和使用体验。
8. 消费者认知度不足:相比于锂离子电池等其他电池技术,镍氢电池的消费者认知度可能较低,这也可能影响其市场推广和应用。
综上所述,镍氢电池在成本、技术性能、市场竞争等方面面临一些挑战,这些因素可能制约了其进一步的发展和应用推广。然而,镍氢电池在一些特定领域仍然具有一定的优势,如混合动力汽车等。随着技术的不断进步和成本的降低,镍氢电池的市场前景可能会有所改善。

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