混合型电动车用MH/Ni电池的实际水平

　　MH-Ni电池组的性能参数完全满足了混合型电动车的需求，但阀控密封铅酸蓄电池的比能量和比功率却差得很多，在混合型电动汽车市场无力跟MH-Ni电池竞争。此外，MH-Ni电池组在高电压条件下使用时的安全性、对环境友好、长使用寿命和适中的价格，这些因素决定了当前上市的混合型电动车上MH-Ni电池名列前茅。

　　国内MH-Ni单电池技术指标跟国外差距不大，但一致性和循环寿命比国外有段差距，特别是集成后各项指标相差更大。其主要原因就是动力型MH-Ni电池尚没有形成产业化，生产工艺大部分还是手工作业。近来国内多家汽车厂家打算联手开发混合型电动汽车，加上我国具有丰富的稀土元素资源（这是MH-Ni电池的主要原料），可望我国动力型MH-Ni电池水平会有大幅度提高。

　　纯电动汽车盼望锂离子电池

　　目前使用锂离子电池的电动汽车EV和混合型电动汽车HEV，虽然在国内外电动汽车展览会上和各种新闻媒体上有各式各样的样品出现，但还没有正式进入市场。

　　我国生产并进入市场的锂离子电池大部分是手机和小型家用电器用电池，动力型锂离子电池也有少量产品展出，没有达到批量生产，有的还处于试制阶段。展出电池的性能也较国外的同类产品要低。有的厂家生产的使用锂离子电池的电动汽车目前也没有被市场所接受。其根本原因就在于电池组性能不能满足要求，加之价格太贵。一组小车使用的锂离子电池成本要8万元，真正的使用寿命有多长呢？

　　动力电池性能被过度夸张

　　在能量方面，有商家称锂离子动力电池的比能量达到140wh/kg以上。对于采用LiCoO2为正极材料的锂离子电池芯并且充电电压达到4.2V而言，这一指标是可能的；但对于采用其他材料为正极材料的锂离子电池组而言，这一指标是夸张了。

　　实际上锂离子动力电池组的重量比能量只有70 ~ 80wh/kg，比密封铅酸蓄电池大1.0~1.33倍；两种电池的体积比能量可以认为相近，锂离子动力电池组不占优势。

　　在循环寿命方面，市场上有商家说锂离子动力电池组的循环寿命可以达到1000次，有的甚至说达到2000次。现以7Ah的INCP160/61/78锂离子电池为例。

　　可以看出，锂离子动力电池组的循环寿命远小于1000次。电池组的电压越高，串联的单电池数就越多，使用寿命越短。锂离子动力电池组的实际使用寿命，尚未见到可靠的数据报道。

　　电池内阻被过分夸大

　　许多文献资料把锂离子电池说成可以用10C、20C甚至30C大电流放电。这是把高功率输出电池和正常使用的动力电池有意或无意地混为一谈。由于电池的内阻是制约电池输出功率的决定性因素，这是因为电池大电流起动放电时的电压降主要是由电池的欧姆内阻引起的。要想使电池可以高功率输出，就必须千方百计降低电池内阻。为此，就要减薄电池极板厚度，增加极板片数。这样虽然满足了电池高功率输出的要求，但电池寿命却大幅度缩短。各种蓄电池的使用和试验结果都表明，高功率输出电池和正常使用的动力电池其寿命会相差数倍甚至于十数倍。高功率输出电池是不能用作动力电池的。　　

　　锂离子电池使用的是有机电解质，导电性能很差；阀控密封铅酸蓄电池使用的是硫酸水溶液，MH-Ni电池使用的是KOH水溶液，它们的导电性能很好。许多厂家测试结果表明，同容量的单格锂离子电池的内阻是阀控密封铅酸蓄电池的4~5倍。这就在本质上决定了锂离子电池在高功率输出时，其比能量会大幅度下降，电池温升很高，寿命缩短。今年7月在北京的电动汽车展览会上展出的电动汽车样品中，锂离子电池组既要有冷却装置又要有保温装置（因为锂离子电池的低温性能很差），同时还要加装一块铅酸蓄电池帮助锂离子电池组一同起动车子。

　　燃料电池汽车离市场要求有较大差距

　　从国内外燃料电池汽车的研发过程可以看出，虽然H2/O2质子交换膜燃料电池已经在各种电动车上和其它领域内做过了许多演示性试验，并且取得了很大进步，但是除了德国潜艇AIP系统中使用的燃料电池系统取得了市场认可以外，其他试验汽车均没有正式进入市场。其主要原因是燃料电池汽车的实际性价比跟市场的要求相差太远。

　　车用燃料电池系统寿命短

　　巴拉德公司在试验室内用纯氢做电池寿命试验，经过9000h的考验，电池电压下降速度只有4mv/1000h，因而预测电池寿命可以达到20000h，但实际上的电池使用寿命也只有2200h，将近1/10。荷兰设计的PEMFC可以连续工作40000h，但在汽车上试用, 使用寿命只有3000h，不到电池堆运行时间的1/10。我国燃料电池使用寿命只有1500h，我国某公司开发的城市大巴发动机中用的燃料电池堆模块已经通过2000h的稳定可靠性试验，性能下降不超过10%，但实际运行却只有200h。

　　造成燃料电池系统使用寿命有近10倍的差距，根本原因就在于试验室寿命试验是在严格的条件下进行的：电池的输出是恒定的；电池本体的温度、湿度、排热、排水是稳定的；氢源和氧源是纯净的、稳定的；它们之间的相互配合是最佳的。但在电动汽车运行过程中，这些条件就得不到保证了。例如，电池的输出瞬间多变；燃料电池排水会受到汽车震动频率和方向的影响；燃料电池的输出能力会受到进气纯度和压力的影响。在日本曾经出现过燃料电池汽车经过温泉附近，电池性能出现突然下降，其原因是火山附近空气中的硫化氢气体引起电池催化剂中毒所致。这就要求燃料电池系统提高对湿度、温度和杂质气体的适应能力。

　　能效和比功率有待提高

　　电池的输出功率和能量转换效率存在着密切的关系。有文献报道了40Kw质子交换膜燃料电池系统的燃料转化效率跟电池输出功率之间的关系。当电池在额定输出功率40Kw条件下工作时,其燃料转换效率只有35% ~ 40%。不仅如此，如果考虑到燃料电池系统中的辅机消耗的能量，以及配套系统的重量和体积，则整个系统的能量转换效率和比能量、比功率会进一步下降。这就部分抵消了燃料电池具有能量转换效率高的优点。例如，虽然燃料电池堆的功率密度可以做到1kw/L，但整个燃料电池发动机系统的比功率只有75-100W/L。

　　可靠性有待深入研究

　　燃料电池动力系统是由燃料电池堆（或称燃料电池本体）、氢源系统、氧源系统和控制系统组成的。每一个系统又包括数个子系统。例如氢源系统就包含燃料储存、输送；氢气制造、净化、压力调解和控制；氢气输送、安全防护等子系统。燃料电池堆也包含电池排热、排水、保温、保湿、冷却等子系统。因此燃料电池动力系统的研制和运行过程是一个复杂的系统工程。在燃料电池系统中，任何一个子系统、组件、元件出了故障或失效，都会给整个燃料电池系统带来影响，甚至引起电池失效。