4月22日-24日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )主辦的“混合動(dòng)力車(chē)市場(chǎng)與先進(jìn)電池技術(shù)發(fā)展研討會(huì )”在北京召開(kāi)，300多位國內外代表與會(huì )。本次研討會(huì )以油電混合動(dòng)力車(chē)、啟停汽車(chē)以及對應的電池技術(shù)為主要議題，旨在為業(yè)內人士提供一個(gè)交流平臺，了解國內外混合動(dòng)力車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)向和最新進(jìn)展，共同探討適用于混合動(dòng)力汽車(chē)發(fā)展的電池技術(shù)。中科院上海微系統與信息技術(shù)研究所夏保佳博士發(fā)表主題演講，以下為演講內容。

　　中科院上海微系統與信息技術(shù)研究所 夏保佳 博士：

　　現在，全球HEV長(cháng)期以氫鎳電池為主，直到2011年才有鋰電用于HEV。但是氫鎳轉鋰電的過(guò)程并不順利，已上市鋰電車(chē)型不斷發(fā)生燃燒、爆炸等事故。據Avicenne數據：2012年，HEV使用氫鎳電池的比例高達93.68%。

　　在實(shí)際應用中，不同混合形式的混合動(dòng)力汽車(chē)有其不同的優(yōu)勢。鎳氫電池的安全性和可靠性都比較高，預計到2020年，采用氫鎳電池的HEV仍將達到新能源車(chē)的65%。

　　研究所的鎳氫電池技術(shù)進(jìn)展

　　1、充電特征提高

　　與碳酸鐵鋰電池相比，長(cháng)壽命貯氫合金的充電特征有效提高。在強堿當中，電池因為熱力作用會(huì )影響穩定性，中科院上海微系統與信息技術(shù)研究所針對HEV應用選擇了比較合適的方法。

　　2、基于荷電態(tài)（SOC）的估算方法

　　SOC的估算難點(diǎn)一個(gè)是電池的SOC是多參數綜合影響的一個(gè)變量，具有非線(xiàn)性的特點(diǎn)，沒(méi)有明確的單一物理量可以直接表征電池的SOC；另外一個(gè)是因為整車(chē)的控制策略直接與電池的SOC相關(guān)，因此必須實(shí)時(shí)可靠的對電池的SOC進(jìn)行估算。在電池的使用過(guò)程中，隨著(zhù)循環(huán)次數的增加，經(jīng)常會(huì )出現由于SOC的估算誤差而導致對電池的過(guò)充電，從而造成了電池的損傷，因此有必要研究與電池相關(guān)的充電控制技術(shù)。

　　目前對于電池SOC的估算方法主要有如下幾種，但是每一種方法都有各自的問(wèn)題，像目前應用比較多的按時(shí)計量法和開(kāi)路電壓法，前者存在累計誤差的問(wèn)題，后者在使用時(shí)需要足夠長(cháng)時(shí)間的靜置，并且對于鎳氫電池來(lái)說(shuō)，SOC與開(kāi)路電壓的關(guān)系不是很明顯。

　　對于鎳氫電池內壓信號的測量，有直接法和間接法兩種。間接法的測量精度較低，因此我們研究所，采用了直接測量法。通過(guò)將壓力傳感器封裝于電池的內部來(lái)實(shí)現對內壓的直接測量。在壓力傳感器的選擇上，需要注意以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，特別是要在強堿環(huán)境下穩定工作，并且其高低溫的性能穩定。我們設計的內置壓力傳感器的電池，將壓力傳感器封裝于電池的正極端，整個(gè)電池的結構并沒(méi)有改變，因此不影響電池的正常使用，并且所設計的單體電池便于電池串的整組連接，這一設計已經(jīng)申請了相關(guān)的專(zhuān)利。

　　對于不同的電池來(lái)說(shuō)，其平衡內壓會(huì )受到以下因素的影響。但是對一個(gè)具體的電池來(lái)說(shuō)，除了負極儲氫合金的SOC外，其余所有因素都已確定，而負極儲氫合金的SOC與電池的SOC又有直接關(guān)系。因此對實(shí)際電池來(lái)說(shuō)，其平衡內壓與SOC有一個(gè)一一對應的關(guān)系，并且這種對應關(guān)系在電池的整個(gè)生命周期中都存在。

　　3、提高鎳氫電池低溫快充特性

　　鎳氫電池的充電特性由鎳氫合金決定，尤其是由負極決定。研究所通過(guò)改善貯氫合金，改善導電網(wǎng)絡(luò )，用負極和正極的能量比來(lái)提高電池充電能力。

　　作為對比，研究所將42120型碳酸鋰電池在低溫狀態(tài)下進(jìn)行了充放電性能檢測，結果表明在負20度的情況下，這種電池可以用5C脈沖充電，但有時(shí)候充電還是會(huì )存在問(wèn)題。

　　高低溫下造成快速充電電壓上升的主要原因是負極的電位變化較大所致，其極化電位的變化值是正極的3~5倍。

　　提高氫鎳電池低溫快充特性的措施有：負極儲氫合金、負極導電網(wǎng)絡(luò )的改進(jìn)、負正極容量比、正極導電網(wǎng)絡(luò )的改進(jìn)、減小正極材料粒徑、高透氣率及離子交換能力的隔膜。

　　簡(jiǎn)單總結一下，我們認為氫鎳電池在可靠性和安全性方面具有優(yōu)勢，有望用于混合動(dòng)力車(chē)。