混合动力汽车用镍氢动力电池相关资料

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混合动力汽车用镍氢动力电池相关资料1.项目提出的理由　　21世纪是人类社会面临能源短缺和环境污染治理的挑战时代。在全球汽车市场，节能、环保已经成为技术创新的重要方向，新能源汽车的研发成为国内外汽车企业抢占未来的技术制高点，尤其是电动汽车的发展已成为世界汽车产业发展的大趋势。但是在应用于完全不用燃油的纯电动汽车，还仍然面临诸多挑战，即便在技术层面上具有可行性，但诸如高成本、长的充电时间及安全性等诸多缺陷，使得纯电动汽车难于在近期大规模地商业应用，由此，人们的视线逐渐转移到油电混合电动汽车及电电混合的燃料电池混合电动汽车上。油电混合汽车商业化目前已呈蓬勃发展之势，全球市场行情十分看好，主要原因是这类汽车基本不改变现有制造方法及商业应用模式，但燃油经济性却有很大提高，排放污染大幅降低，成本及价格波动也较小，特别在当前石油价格增高且不稳定的情况下，更是受到市场的青睐。但是，对于燃料电池混合汽车，同纯燃料电池汽车一样，由于燃料电池在技术、经济及社会资料配套方面，目前存在着诸多近期难以克服的重大困难，其商业化过程必将经历漫长的、无法预测的历史轨迹，但不论燃料电池混合汽车历程如何，其同一般混合电动汽车一样，仍需二次电池的辅助。严格意义上，燃料电池混合汽车也是混合电动汽车一种，但为了区分方便，下文中的混合电动汽车均指油电混合电动汽车，即常规混合电动汽车。在混合动力汽车中，由于采用了高功率的能源储存装置（蓄电池、超级电容等）能向汽车提供瞬时的能量而可减小发动机尺寸，提高效率，降低排放和燃油消耗，且可在进行制动和减速时回收能量。电动汽车本身是一个系统工程，涉及多方面的领域，但发展电动车的关键因素却在动力电池系统，动力 电池是混合电动汽车的核心部件之一，这已经成为了共识。从目前的技术水平看，传动系统、控制器、电动机、车体等部分相对比较成熟，电池系统存在的问题最大，其成为了制约电动汽车发展的瓶颈，其改进提高成为了发展电动汽车的最为重要的技术关键和大规模产业化的关键制约因素。传统铅酸电池质量比能量和比功率较低，循环寿命较短，在技术上不适合用作混合电动汽车动力电池，而在社会效益和环境友好方面，传统铅酸电池污染性也较大，不符合汽车工业之能源清洁化的发展方向和历史潮流，因此，不论从技术上，还是从环境兼容性上看，传统铅酸电池均难以胜任这一重要历史角色。在现在和在可预见的将来，镍氢电池和锂离子电池是混合电动汽车的主要电池体系。而在应用于电动汽车领域，锂离子电池在安全性、技术性能和成本等方面存在相当多的问题，任重而道远,目前仍处于研发阶段,尚不能大规模商业用于混合动力汽车。镍氢电池作为近年来发展起来的一种新型高能蓄电池，具有无污染、安全性高、高比功率、可循环再利用、长寿命、无记忆效应等优异的综合特性，是目前混合电动汽车应用最无异议的电池体系，也是唯一规模化，并经过广泛实际验证的电池体系,已取得了巨大的市场成长空间，是目前公认的混合电动汽车之最佳能源解决方案，成为新能源汽车尤其是混合电动汽车用动力电池的首选。毋庸置疑，在可以预见的数十年内，一场波澜壮阔的汽车“换心”即将拉开序幕。对此，国际镍系列电池材料行业龙头——湖南科力远新能源股份有限公司（原长沙力元新材料股份有限公司）为大力发展新能源材料与先进电池产业、全面进军新能源领域，生产混合电动汽车用镍氢动力电池组及车载工程化能量包，拟建成年产48000台套生产线及配套设施。2、主要建设条件1）市场条件 湖南科力远新能源股份有限公司多年来致力于研究、开发、生产高性能储能材料、新型镍氢电池等绿色环保电池及其相关延伸产品，国际品牌知名度高，已经建立了遍布国内及国际的市场销售网络体系，渠道畅通，已经培养了一批相对固定的客户群和潜在的客户群。香港超霸公司生产系列电池、充电器已有40多年的历史。“GP超霸”电池是全球十大畅销电池品牌之一，嬴得广大客戶的赞赏。在全球超过10个国家设有二十几个销售分公司，客户群广泛且稳定，因此本项目市场条件好。1）资源条件湖南是有色金属大省，本工程生产镍氢汽车动力电池所需的专用正极材料——高强度超强结合力型泡沫镍和三维冲孔镀镍钢带等主要原材料由湖南科力远新能源股份有限公司自行供应。中国是储氢合金材料的全球第一大资源国家，储氢合金粉以及球型亚镍等其他材料在广东等周边省份均有供应，货源非常充足。2）技术条件湖南科力远新能源股份有限公司始建于1998年1月，是一家集新型储能材料、先进电池及其延伸产品的研发、生产和销售于一体的现代化高新技术企业。在新型动力电池材料、单体电池上已申请多项专利，具有生产电动汽车动力电池的核心技术。香港超霸集团公司（GP）自1964年在香港成立以来一直从事发展、生产和经销电池和电池相关产品，发展迅速稳定，目前是全球消费性电池和充电电池的主要供应商之一，也是全球最早进入动力电池领域的世界著名电池厂商。本工程技术基础条件好。4）主要技术措施湖南科力远新能源股份有限公司多年来致力于新型储能材料和高性能绿色环保镍氢电池的研制、开发和生产，在高性能储能材料特殊泡沫镍、高温球镍和镍氢汽车动力电池生产上拥有自主关键技术，部分成果已获得国家专利或已申请国家专利。本项目采用科力远公司自主知识产权的高强度超强结合力型 泡沫镍、高温球镍等为原材料，另外采用了特有的两点过电结构设计和独创的内连方式,形成自己独特知识产权体系,进行先进的模块电池单元制造,而非常规的单体电池制造，同时通过引进国际先进的自动化生产线，在总体规模制造方面，产品技术达到目前国际最先进水平，除了较高的电池技术水平和较强电池制造能力外，还配以科学的电池管理控制系统，使电池能量包的整体性能达到国际先进水平。同时，在企业管理方面，采用科学合理的管理手段，产品质量达到国际先进水平。项目建设的必要性2.2.1建设本项目是市场的需要2.2.1.1发展电动汽车是节能和减排的最佳途径随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、温室效应加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向。电动汽车是指全部或部分用电能驱动电动机作为动力系统的汽车,它的特点有:排放较低,具有良好的环境保护效果;噪声低,仅为传统汽车噪音的25%;效率高,比传统燃油汽车高出近50%以上;排放的废热少,可有效减轻城市“热岛效应”;可回收利用的能量多;可以改善能源结构,解决汽车的能源替代问题;结构简单,使用维护方便等。发展电动汽车将是解决汽车工业耗能高和污染环境这两个技术难点的最佳途径。2.2.1.2电动汽车正在走向商品化生产及应用阶段世界主要汽车生产国及企业都在加大电动车辆的研制与开发力度,电动汽车正迅速从研制试验阶段走向商品生产及应用阶段。20世纪70年代的石油危机和日益严重的环境污染导致世界上许多国家都开始投入大量资金开发电动汽车。目前,很多国家尤其是欧美、日本等国都将电动汽车的研发列入政府计划。如美国政府与三大汽车公司(克莱斯勒、福特和通用)合作实施的新一代汽车合作计划(PNGV)和电池汽车(FreedomCAR)协作计划,推动美国汽车技术革命、开发新一代汽车。欧盟也制定了电动汽车及其与能源相关的发展计划:如框架( FP)系列计划,欧盟燃料电池研究发展示范计划,欧盟燃料电池巴士示范计划和欧洲电动汽车城市运输系统计划等。日本人口密集,国土狭小,汽车保有量居全球第二位,石油几乎全部依赖进口,因此十分重视电动汽车的研发,特别在开发混合动力汽车方面处于全球领先地位。目前,日本的丰田和本田两家汽车公司已规模生产销售混合动力汽车。丰田的PRIUS混合动力轿车已于1999年开始出口北美、欧洲等20多个国家,该车综合节油率达40.5%。全球混合动力车的销量已近180万辆,丰田汽车公司已占有全球混合动力汽车市场约80%的份额（150万辆）。丰田汽车公司实现了全系列电动汽车产业化和商业化,不论是高端的LEXUS，还是中端的CAMRY及PRIUS，都有较大市场投放量，在普及混合动力系统的低燃耗、低排放和改善行驶性方面走在了世界前列,并在全球市场占了主导地位。本田汽车公司开发的混合动力汽车也投放市场,供不应求。日产汽车公司也已经于2006年向美国市场销售混合动力汽车。美国的三大汽车公司在电动汽车产业化方面和日本有一定差距,但是也实现了产业化和商业化，通用、福特和克莱斯勒汽车公司分别投入1.48亿、1.38亿和8480万美元进行产业化，在2007年这些美国汽车企业已销售了10多万辆混合动力汽车。尽管美国本土汽车企业的电动汽车市场与日本汽车有一定差距，但是，美国是全球最大电动汽车(主要是混合电动汽车)市场，2007年约占全球总销量的80%，其中丰田公司独占80%的市场份额。法国是最积极研制和推广电动汽车的国家之一。法国政府、法国电力公司、标致—雪铁龙汽车公司和雷诺汽车公司共同承担开发和推广电动汽车的协议,共同合资组建了电动汽车的电池公司。法国标致—雪铁龙汽车公司研发的电动货车和4座电动轿车已投入生产,雷诺汽车公司的电动轿车投放在罗切里市试验。1997年,法国电动汽车产量达到2000辆左右。2002年法国政府、电力公司与汽车公司签订协议,在20个城市推广电动汽车,使全国电动汽车保有辆达到10万台。 英国是全球第三大混合电动汽车市场（2007年），去年市场共销售了近17000台混合汽车，英国生产和使用电动汽车已有50年之久。瑞士为防止环境污染,在旅游区只用电动汽车。瑞典的VOLVO公司,意大利的菲亚特公司等都不惜投入巨额资金,研发新一代电动汽车,力争早日实现产业化。2007年，德国是全球第五大混合电动汽车市场，德国政府投入大量资金用于电动汽车研发,指定奔驰汽车公司和大众汽车公司合资成立科技开发机构,并拨款在吕根岛建立电动汽车试验基地,对电动汽车及其系统工程进行长达多年的大规模试验。丹麦、奥地利、捷克、匈牙利等也都在开展电动汽车的研发工作。2.2.1.3发展电动汽车是我国汽车工业的首选众所周知，我国能源匮乏,加上石油产出国地区政局动荡和战乱,能源已成为我国最重要的国家安全问题之一,严重地制约着我国汽车产业的迅猛发展。为了减少对石化燃料的依赖，降低对环境的污染，发展电动汽车无疑是最佳选择，它是我国汽车工业的首选，是我们民族汽车工业振兴的希望所在。我国虽然在传统汽车领域落后于发达国家近二、三十年,失去了追赶的机会,但在电动汽车领域,与国外的技术水平和产业化程度差距相对较小,有机会在该领域获得重要席位。我国电动汽车的研发已具备一定的基础,一些企业在20世纪90年代中期就推出了电动汽车样车。全国汽车标准化技术委员会于1998年新组建了电动汽车车辆标准化分技术委员会。我国在燃料电池汽车、混合动力电动汽车、纯电动汽车等多个领域的自主研发中不断取得突破,在电动汽车领域初步构建起自主知识产权技术体系,有望为中国汽车工业开拓新的增长点。 我国经过“八五”、“九五”、“十五”三个五年计划和正在进行的“十一五”计划，均把电动汽车项目列为国家重大项目，并逐步提高其在国家重大项目中排序，号称“第一大项目”，在研发电动汽车的专项上投入了巨大的人力、物力和财力，并取得了一系列科研成果，但是，迄今为止，这些科研成果真正能转化为产品、并实现产业化生产的项目并不多。已投入批量生产的电动汽车产品也寥寥无几。2.2.1.3研制混合电动汽车（HEV）是一种必然趋势。现代电动汽车一般可分为三类：纯电动汽车（PEV）、混合动力汽车（HEV）、燃料电池电动汽车（FCEV）。纯电动汽车是指完全由动力蓄电池提供电力驱动的电动汽车，虽然它已有134年的悠久历史，但一直仅限于某些特定范围内应用，市场较小。主要原因是由于各种类别的蓄电池，普遍存在价格高、寿命短、外形尺寸和重量大，昂贵而广泛的充电设施建设及充电时间长等严重缺点，因此只被用于车速小于50km/h的各种场地车、高尔夫球车、垃圾车、叉车等特殊机动车上,而非主流的电动汽车领域，实践证实，铅酸电池在低端特殊产品市场上有较强的竞争力和实用性。由于完全由动力蓄电池驱动的纯电动汽车，其性能/价格比长期以来都远远低于传统的内燃机汽车，难于与传统汽车相竞争，加上充电站建设庞大开支和电池技术不能满足车载要求，因此，上个世纪90年代以来各大汽车公司都着手开发混合动力汽车。日本丰田公司在1997年率先向市场推出“先驱者”（Prius）混合动力汽车，并在日本、美国和欧洲各国市场上均获得较大成功，丰田混合电动汽车累计销量已超过150.8万辆。随后日本本田、美国福特、通用和欧洲一些大公司，也纷纷向市场推出各种类型的混合动力汽车，2007年其在全球第一大市场的美国市场均有0.5—5万辆年销量。由于混合动力汽车仅需装用纯电动汽车1/10的动力电池容量，整车有较为接近市场的性/价比，因此它仍将是近远期实现产业化的主要电动汽车种类。2.2.1.3镍氢动力电池是混合电动汽车（HEV）的最佳选择电池技术是电动汽车最核心的技术， 由于电池技术的相对落后一直制约电动车的市场化，各大汽车制造商把电动车的开发重点由零排放的纯电池电动车（BEV）转向低排放的混合电动车(HEV)。目前已经市场化的HEV以轿车、公交车、大货车为主。就当前技术水平看，在各类电池中，镍氢电池的综合优势最为明显，国际上制造HEV的六大汽车集团如日本丰田、尼桑、本田，美国通用、福特和德国大众中，有五家公司选用镍氢动力电池系统，表明大功率镍氢动力电池技术已完全成熟。特别是已经规模上市的HEV轿车中，几乎无一例外均使用镍氢电池。HEV是在传统汽油发动机的基础上，增加了蓄电池和电动机作为汽车行驶的辅助动力，能使汽车达到最佳的燃油效率和排放效果。目前最优秀的混合动力系统能节省50%的燃料，有害气体排放下降80%，制动能量还可再回收约30%的能量，无须另外单独充电，若同时采用降噪技术的发动机与电动机的静音优势相配合，还能显著降低传统汽车的噪音污染。HEV的发展促进了高功率镍氢动力电池的发展。HEV被认为是目前最实用、最具有应用前景的清洁车型。美国能源部调查结果表明，未来几十年间，HEV将成为市场的主流产品，2004年美国HEV销售量84806辆，2005年达205749辆，2007年达35.2万辆。据日本矢野经济研究所预测，世界电动车市场将稳步增长，到2010年，HEV在电动车中的比重将达到95%。据日本野村综合研究所分析，镍氢电池由于技术相对成熟，近年内HEV所用电池将以镍氢电池为主，约占95%以上。从2006年至2020年锂离子电池的应用比例将上升到40%，但镍氢电池仍占60%，目前已有的统计数据与该分析基本一致。锂离子电池更可能在纯电动汽车(EV)和可接入外电源的HEV(PluginHEV,PHEV)上有较大的发展。但PHEV及所用电池技术难度较大，成本高昂。以上市场的估计是基于PHEV有较大发展的前提，由于PHEV及其所电池技术困难一时难以解决，发展道路较长，锂离子电池的发展可能受限，镍氢电池仍可能占据80%以上的HEV市场。 目前在上述所提到的所有混合电动汽车上，应用的几乎全部是镍氢动力电池系统。在商用的HEV量产的品种中，尚没有报道采用其它电池体系，也包括锂系电池。例如，丰田公司所有HEV汽车包括LEXUS、PRIUS、CAMRY、HIGHLANDER等旗下全系列均采用镍氢动力电池，而且在其计划即将扩大产能的上市品种中，只提及镍氢动力电池，没有其它电池系统，其次是美国本土企业通用汽车、福特汽车和克莱斯勒等巨型汽车企业商业化或即将上市的混合电动汽车均采用镍氢动力电池作为主力电池系统。欧洲的法国和德国汽车企业正在上市和即将上市的混合电动汽车也均采用以镍氢动力电池为主体的电池系统。因此，镍氢动力电池系统是目前唯一被实证并被大规模商业化的电池体系，在已售出的和即将上市的商业化的混合电动汽车产品中，均无一例外地采用镍氢动力电池系统。做出此种选择的根本原因是缘于镍氢电池体系具备较好的综合性能，包括技术性能、经济性能、汽车安全性能，并获得长期的、广泛的实证。2008年5月24日，丰田公司宣布，在日本静岗投资1.92亿美元，新建用以扩大混合电动汽车用镍氢动力电池工厂，这进一步表明了丰田对镍氢电池装备的电动汽车市场依赖和技术确认，基于镍氢动力电池的再一次大手笔投资，显示了丰田公司维持其全球第一大混合汽车决心，对于这个最早推出搭载镍氢动力电池的混合电动汽车的成功汽车业巨头，毫不掩饰以镍氢电池作为其实现电动汽车产能翻番的期望，不能不说这是市场和技术最佳选择，此举表明了，丰田公司把镍氢动力电池作为长期战略能源方案，从而为其全面成为混合电动汽车霸主打下坚实基础。同日，丰田汽车公司发言人PaulNolasco宣布，表示日经新闻社Nikkei的关于丰田将再建一座锂电池的报道并不属实。据悉，丰田曾尝试过使用锂离子电池以减少车体重量和研发成本，但丰田控制的PEVE称，如果丰田做出此决定，需要花费更多的时间来确保更换电池之后车子的质量问题，尤其是锂离子电池在汽车发生交通事故或着火时是否会存在安全隐患。正是基于如此考虑，丰田最终仍选择镍氢动力电池作为其实现混合电动汽车的霸主的依托，而放弃了包含磷酸铁锂电池在内锂电池方案。2.2.2建设本项目是企业自身发展的需要 为实现我国能源安全、改善大气环境、提高加入WTO后我国汽车工业的竞争力，我国政府从国家汽车产业发展战略的高度出发，在“九五”期间就已经把电动车技术列入重大产业化工程项目，在“十五”、“十一五”期间又将其列为国家高技术（863）计划重大专项。电动汽车的生产制造需要产业链条的支撑，其发展离不开上游零部件企业尤其是电池生产商的同步发展。湖南科力远新能源股份有限公司是一家集新型储能材料、先进电池及其延伸产品的研发、生产和销售于一体的现代化高新技术企业。基于公司发展战略和未来竟争的趋势，正在二次创业，与香港超霸公司强强联合生产电动汽车用镍氢动力电池组及车载工程化能量包，充分发挥科力远和香港超霸强大的技术及市场优势，实现跨越式发展，迅速成长为全球规模最大、产业化水平最高的电动汽车用动力电池的研发及生产基地。科力远公司正在构建自身的供应链体系：从金属矿产资源开发，到关键储能材料生产，再到先进镍氢电池的整合运营，以及为各类电动汽车及电动工具提供动力总成（能源包），形成镍的自身产业集群及上下游体系，提升集团化整体竞争能力和抗风险能力，打造世界动力电池王国。产品市场供应现状3.1.1国外混合电动车用镍氢电池组的研究进展及生产供应现状国外研制HEV用高功率镍氢电池的公司主要有松下EV能源公司、日本三洋电机株式会社、美国的Cobasys公司、德国的Varta公司和法国的Saft公司等。主要的电池供应商是三洋电机株式会社和松下EV电池公司，JohnsonControls-Saft是2006年1月由德国Varta公司和法国Saft公司共同组建，拟在2008年开始批量生产HEV用镍氢电池，但产能不高。 松下电动汽车能源有限公司（PEVE）：为实现混合动力车的产量达到全球汽车总产量十分之一的目标，丰田汽车公司携手松下电器公司大幅增产用于混合动力车等环保车型的车载镍氢电池。丰田与松下共同出资的电池生产企业“PanasonicEV能源”（简称PEVE）将新建一家生产主流镍氢电池的工厂，投资规模约2亿美元，预计2011年建成投产，每年可生产约50万块车载电池，电池模块规格仍然为6.5－8Ah模块电池,目前采用松下电池的商业化混合动力汽车有:丰田全系列的Prius、Alphard、Estima、Lexus、Camry及highland等系列;本田的Civic、Insight等。鉴于该公司所装配电池的汽车的销量巨大，该公司的车载电池系统目前是最成熟的。松下EV电池公司早在1997年就开始生产HEV用的圆型6.5Ah的镍氢电池组，其质量比功率600W/kg。早期的“Prius”现在的insight、Civic采用的就是这种型号的电池。2004年，松下EV电池公司报道其新推出的HEV用6.5Ah方型镍氢模块放电功率高达1200W/kg,据称其负极采用AB5型储氢合金，正极活性物质因含有添加剂而有很好的高温充电接受能力，采用聚丙烯隔膜并作疏水处理，电池组内单体电池之间采用新的内连接结构，可降低内阻、提高比功率。三洋电机株式会社是第二家实现HEV商品化生产的公司。该公司2006年开始与德国大众集团携手开发新一代镍氢电池系统。其圆柱型5.5Ah的镍氢电池组，质量比功率1000W/kg。2001年为Escape配备，后来为本田Accord采用。目前本田和福特两家汽车厂商均使用了由三洋电机提供的7.2V/6.5Ah镍氢电池。美国的Cobasys公司的电池技术源于世界著名的镍氢电池研究单位Ovonic公司。Cobasys是ChevronTexacoThecnologyVenture（美国第二大能源公司）和ECD（EnergyConversionDevices）的合资公司。ECD全资控股Ovonic，Ovonic拥有很多关于镍氢电池方面的专利，全世界生产镍氢电池的企业须得到它的许可才能生产销售。Cobasys公司开发了容量为12～60Ah的系列高功率镍氢电池，报道的水平为：质量比功率达到550～600W/kg，体积比功率达到1200～1400W/l，峰值比功率可达1000W/kg，比能量在50～70Wh/kg，使用温度在60℃时能量效率仍保持在80～90%，充电功率也超过500W/kg。Cobasys不仅只是技术的研发，而且把研发的技术推广到产业化的水平。Cobasys专门为混合动力汽车开发8．8Ah电池模块。目前采用该电池的有通用，福特等公司。德国的Varta：是美国江森自控（JCI,Johnson ControlsInc．）控股的企业，江森自控是世界上最大的汽车电池制造商之一，Varta总部在德国汉诺威。该公司为混合动力车用镍氢电池开发的主要产品有圆形模块5.5Ah,8Ah,12Ah；方形模块7Ah,25Ah。其中方形模块优于市场上同类产品：内阻低、质量比功率高（1200W/kg）、质量比能量高、低温性能好。其产品已经在国内即将上市的奇瑞A5，上海通用君悦等汽车上使用。法国Saft公司的4/5SF型（Φ41mm×93mm）高功率镍氢电池容量为14Ah,比能量为47Wh/kg，80%充电态对应的比功率为900W/kg，体积比功率达2500W/l，使用温度在10～+45℃间。另外，日本的蓄电池公司、古河电池公司、东北电力公司、汤浅公司及韩国现代汽车公司等都在进行积极开发。3.1.2国内外混合电动车用镍氢电池组的研究开发现状在我国科技工作者的共同努力下，我国镍氢电池的技术正日趋成熟。在动力镍氢电池方面，我国也有很多单位一直从事HEV用镍氢电池的研究，科力远公司长期从事镍氢电池及相关材料的研究和开发，中科院上海微系统与信息技术研究所也长期从事镍氢电池及相关材料的研究和开发，北京有色总院、中山中炬森莱电池公司、湖南神舟科技、春兰研究院、鞍山三普等单位均从不同角度做过大量积极有益的工作，取得了很大的进展。在混合电动客车方面，北京有色院是与大客车用的燃料电池（电-电混合）进行配套，湖南神舟科技和春兰研究院针对混合电动大巴（油-电混合）进行配套，容量从45Ah到80Ah。北京有色院开发的384V/80Ah镍氢动力电池系统12V电池模块比能量达61Wh/kg，电池28天荷电保持率达80%，并进行了混合动力的城市客车的装车试验。湖南神舟科技是国内技术较早进入动力电池领域厂家，其研制的高功率40AhMH/Ni电池的连续充电电流可达4C，连续放电电流可达8C；单组电池装车运行已累计超过10万公里。春兰研究院在2002—2005年研制了80Ah—27Ah的HEV用镍氢电池，比功率在200W/kg—620W/kg。 春兰电池25Ah以上电池在国内较为成功，使用在国内多家HEV客车上，其中30Ah电池使用在长春一汽，40Ah使用在东风电动车HEV大巴车上，其主要目标放在客车用高容量电池方面。在混合电动轿车方面，神舟科技8Ah的镍氢电池主要与轿车配套，比能量为45Wh/kg，比功率为800W/kg，电池级指标为144V/6Ah电池，长安汽车08年已经完成了100套CV11电池系统的采购，并且额外追加了20套电池。本次北京奥运会长安公司的所提供的22台车上有21台采用的是神舟公司的电池系统。中炬森莱：主要生产圆柱形动力电池，该公司的144V/6Ah和288V/6Ah电池主要应用在长春一汽、重庆长安及奇瑞的汽车上。北京理工大学：主要生产圆柱形动力电池，该公司的144V/6.5Ah和288V/8Ah动力电池主要是用在东风电动车的HEV轿车上。尽管国内动力电池已取得一定进展，但在主要指标上尚达不到国际先进水平，同时，这些厂商均采用单体再串联的方式进行电池能量包的提供，电池组结构不够紧凑，外连接太多，给系统的集成造成极大困难，阻碍了技术性能进一步提高，降低了车载使用性能，而且其产品自动化程度也不高，难以达到大规模实用的要求。目前，国际上，最先进电池单元是由松下电动汽车能源公司设计制造的，制造方法不再是先做单体电池，而是电池模块单元，日本丰田汽车公司全系列混合电动汽车均采用了这种先进的模块电池单元，为其成为全球最大电动汽车厂商奠定基础，正是基于这种新型的电池技术，使丰田公司成为电动汽车的全球霸主。这种集成性的电池模块，大大提高了电池组实际使用性能，原因还在于这种设计技术了采用高度自动化的制造方法相配合，在可靠性及实现较低缺陷率方面，大幅度提高了汽车固有的高可靠性的要求。而目前，在国内，科霸公司是国内唯一能制造模块电池单元、并且拥有自主知识产权的厂商，其性能与世界最先进的松下公司模块电池相媲美。 3.2产品需求预测2007年全球汽车保有量近9.2亿辆，并以每年3000万辆的速度递增。预计到2010年全球汽车保有量将达到10亿辆。到2015年，全球汽车保有量将增至11.2亿辆左右。交通耗能与工业耗能、建筑耗能并列，成为能源消耗的三大“耗能大户”，汽车尾气排放污染也已经成为局部环境污染和全球温室气体排放的主要来源之一。电动汽车的发展可有效解决交通能源消耗和环境污染问题,因此电动汽车被视为抢占21世纪汽车主导地位的主要车型已是不争的事实。随着我国国民经济实力的不断增强，汽车工业飞速发展。截至2007年6月,我国机动车保有量为1.53亿辆,其中汽车5355.8万辆，私人汽车占汽车保有量的60.48%。近年来，随着我国经济的快速发展，汽车产业、特别是私人汽车以2位数的增速高速增长，据预测2010年的私人汽车保有量将接近6000万辆，2020年将超过1.3亿辆。由于能源危机和环境污染问题日趋严重，中国汽车工业发展规划要求,中国电动汽车产业的发展目标是：到2010年电动汽车保有量占汽车保有量的5%～10%，年生产销售电动汽车150万辆以上，到2030年,电动汽车保有量占汽车保有量50%以上,年生产销售电动汽车1000万～1950万辆。从以上电动汽车的市场需求和发展趋势可以看出电动汽车用动力电池组的市场需求量非常大，市场潜力相当可观。6.1技术方案6.1.1混合动力汽车对动力电池的要求及其主要指标6.1.1.1对动力电池的要求动力电池一般指具有较高的输出功率能力，可用作电动车辆驱动电源的二次电池。一般情况下，混合动力汽车车用动力电池进行的是频繁、浅度的充放电循环。在充放电过程中，电压、电流有较大的变化。针对这种使用特点，混合动力系统对电池有以下特别要求： （1）大功率充放电能力：质量比功率和体积比功率是衡量蓄电池快速充放电能力的指标，相对于比能量要求，混合动力汽车对比功率要求更高。（2）高充放电效率：动力电池中能量的循环必须经过充电——放电——充电的循环，高的充放电效率对保证整车效率具有至关重要的作用。（3）相对稳定性：动力电池应当在快速充放电和充放电过程变工况的条件下保持性能的相对稳定，使其在动力系统使用条件下能达到足够的充放电循环次数。6.1.1.2车用混合动力电池的主要指标评价混合动力汽车车用动力电池技术的指标主要有以下几点：（1）质量比功率（W/kg）：电池的质量比功率代表每千克质量的电池能提供的功率。它的大小决定电池所能输出的最大功率，标志着汽车的加速性能和最高车速，对电动汽车的动力性能等有直接影响。在混合动力汽车中，电池的比功率是最关键的因素，因为电池的电耗尽后可以在内燃机工况下重新进行充电。（2）质量比能量（Wh/kg）：标志着纯电动模式下的续驶能力。（3）循环次数：动力电池的工作是一个不断充电——放电——充电——放电的循环过程，每充电和放电一次，动力电池中的化学物质就要发生一次可逆性的化学反应。随着充电和放电次数的增加，动力电池中的化学活性物质会发生老化，逐渐削弱其化学功能，动力电池的充电和放电的效率降低，最后部分或完全丧失其充电和放电功能,电池死亡。动力电池的工作循环次数是衡量动力电池寿命的重要指标，对动力电池的使用有直接影响。（4）经济性：电池的经济性，是指电池的成本。电池的成本与电池的新技术含量、材料、制作方法和生产规模有关，目前新开发的高比功率的锂离子动力电池成本较高。（5）安全性：电池系统在车载条件下，其在技术方面还要保证电池安全性，不能发生燃烧、爆炸等危险。安全性与电池体系有关，镍氢电池体系的安全性远高于锂电池体系(不论是传统的钴酸锂体系还是新型的锰酸锂和磷酸铁锂体系)。 (6)可靠性：电动汽车如同常规的汽车一样，是可靠性要求极高的产品。电池能量包的可靠性必须承接汽车高可靠性要求，与车同寿。电池能量包中的模块电池单元或单体电池，有几十个到几百个，那么模块电池单元或电池单体制造的可靠性大大超越常规电池的制造要求，其缺陷率必须达到极高的要求，才能满足能量包的使用要求，进而符合整体汽车高可靠性要求。从目前的实际应用中，模块电池单元由于在电池能量包中组合数较少，其可靠性高于电池单体所组合的能量包，但模块电池单元的制造技术和控制手段，远较电池单体为高。(7)环境友好性：电动汽车用电池系统必须符合清洁能源的发展宗旨。6.1.2主要动力蓄电池性能比较和镍氢动力电池的特点6.1.2.1目前，当前已开发的主要动力蓄电池综合性能如表6-1所示。表6-1当前已开发的主要动力蓄电池综合性能(安全、技术、经济性、环境友好性)比较电池型号质量比能量(Wh/kg)质量比功率(W/kg)循环次数（次）安全性经济性环境友好性综合传统铅酸电池30-3580—110200～300高高低差镍镉电池33-4745-65500高高低差HEV用镍氢电池40～60800～1350>1000高高-中高好常规锂离子电池100-130800—1300>1000低低中差新型磷酸铁锂电池85-100600-1300>1000中-低中-低中中-低从以上表中，不难发现，在混合电动汽车方面，镍氢动力电池是目前综合性能最好的电池体系。6.1.2.2镍氢动力电池的主要特点： 镍氢动力电池采用氢氧化亚镍和储氢合金为电极材料。具有无污染、高比能、大功率、快速充放电、耐用性等许多优异特性。与铅酸电池相比，镍氢电池具有比能量高、重量轻、体积小、循环寿命长的特点；与镍镉电池相比，其比能量是镍镉电池的1-2倍。另一大优点就是镍氢电池不含有镉、铅这类有毒金属，其中一些金属还有较高的回收价值，可称为绿色能源。镍氢电池的主要特点：（1）质量比功率高：目前商业化的镍氢功率型电池能做到1350Wh/kg。（2）循环次数多：目前电动车的镍氢动力电池80％放电深度（DOD）循环可达1000次以上，为铅酸电池的3倍以上；科霸公司和PEVE公司模块电池单元寿命达到1400—1600次。在混合动力汽车中可使用10年以上。（3）无污染：不含铅、镉等对人体有害的金属，为21世纪“绿色环保电源”。（4）耐过充过放。（5）无记忆效应。（6）使用温度范围宽：正常使用温度范围-30～55℃；贮存温度范围-40～70℃。（7）安全、可靠：镍氢动力电池在短路、挤压、针刺、安全阀工作能力、跌落、加热、耐振动等安全性、可靠性试验中无爆炸、燃烧现象。磷酸铁锂电池是目前安全性最高的锂系电池，但其安全性仍然远低于镍氢电池，其满足车载高安全高可靠性的要求需要走很长的路。镍氢动力电池的以上特点表明其特别适合用作混合电动汽车的动力电池。丰田的背景资料：2008年5月24日，丰田公司宣布，在日本 静岗投资1.92亿美元，新建用以扩大混合电动汽车用镍氢动力电池工厂，这进一步表明了丰田对镍氢电池装备的电动汽车市场依赖和技术确认，基于镍氢动力电池的再一次大手笔投资，显示了丰田公司维持其全球第一大混合汽车决心，对于这个最早推出搭载镍氢动力电池的混合电动汽车的成功汽车业巨头，毫不掩饰以镍氢电池作为其实现电动汽车产能翻番的期望，不能不说这是市场和技术最佳选择，此举表明了，丰田公司把镍氢动力电池作为长期战略能源方案，从而为其全面成为混合电动汽车霸打下坚实基础。丰田宣称，混合汽车所用的镍氢电池从2007年的50万组增加到2010年的100万组，实现丰田100万辆HEV市场的目标。同日，丰田汽车公司发言人PaulNolasco宣布，表示日经新闻社Nikkei的关于丰田将再建一座锂电池的报道并不属实。据悉，丰田曾尝试过使用锂离子电池以减少车体重量和研发成本，但丰田控制的PEVE称，如果丰田做出此决定，需要花费更多的时间来确保更换电池之后车子的质量问题，尤其是锂离子电池在汽车发生交通事故或着火时是否会存在安全隐患。正是基于如此考虑，丰田最终仍选择镍氢动力电池作为其实现混合电动汽车的霸主的依托，而放弃了包含磷酸铁锂电池在内锂电池方案。国家863计划节能与新能源汽车重大项目国家863重大项目在2008年上半年，国家发布了十一五第二批支持动力锂离子电池的计划，同时其决定在2008年下半年，发布支持镍氢动力电池的十一五第二批计划，并非剔除了镍氢动力电池项目。可以确定的是，镍氢动力电池是目前混合电动汽车最佳能源解决方案，支持镍氢动力电池是国家863项目既定的目标和计划，国家支持磷酸铁锂动力电池的出发点是基于其技术不成熟、需要时间研发的考虑，并非磷酸铁锂动力电池现在就具备实用性，这是国家着眼于长远，对动力电池作出规划，以提供更多的选择方案，实现车用动力电池系统多样性之国家能源战略，不是非此即彼的传统思维，不存在相互代替的可能，各自均具有一定的优势，但镍氢电池现在就具备实用的条件，而磷酸铁锂电池需要克服限制其安全性、经济性和技术性之提高所能面临的一系列困难。