镍锌电池取代铅酸电池很有优势
2013-01-09 10:45:41
镍锌电池取代铅酸电池很有优势
“2012中国高新技术论坛”于11月16日-18日在深圳会展中心举办。
各位领导，各位嘉宾，大家上午好，非常感谢主办方给我这么好的机会，向给大家介绍镍锌电池技术，及其他在混合动力电动车、储能方面的运用。
现在*流行的是锂电池，在座各位至少每个人身上有一块，因为手机上的电池就是锂电池，市场上销售*多的电池是什么?大家对这个答案可能又会猜是锂电池，实际上是铅酸电池，因为铅酸电池用在车上面，每个车都有启动电池，启动电池就是铅酸电池，储能方面用得*多的是铅酸电池，为什么?一个铅酸电池用得*久，到现在已经有153年的历史了，尤其跟汽车结合的时间也是*久的。第二铅酸电池的成本可能是*低的，下面我的PPT里面有这方面的介绍。
今天讲大家不太熟悉的电池体系，镍锌电池，镍锌电池是不同的化学体系。其实这个电池是老的电池体系，*早爱迪生在100多年前就用这个电池体系。但是镍锌电池在可充电电池方面有一个*基本的问题，就是他的新溶解或者是新，能杰公司用了11年时间用在研发方面，投1个亿美元，到现在位置基本上解决了新的溶解或者新的支解问题。这方面能杰公司有80个专利，电解方面的专利还有充电技术方面的，电池的设计与生产这方面的专利。在中国的锂电池可能有将近上万个专利，但是我要说中国的锂电池技术基本上没有核心专利，所有的核心专利都在国外，镍锌电池技术关键的专利能杰公司都有，如果其他地方也有其他的专利，其他的专利都是边边角角的专利。所以发展新的技术，专利是相当重要的，知识产权非常重要。
不同电池的功率密度的比较。市场上比较多的是铅酸电池，铅酸电池的功率密度和能量密度非常低，但是优势就是成本也低。第二是镍锌电池，大家不是很熟悉了，锂电池的能量密度是*高的，在我的比较里面，它的功率密度和镍锌的功率密度可以相比。从成本方面来考虑，铅酸电池是*便宜的，镍锌电池的成本比锂电池要低，比铅酸要高。如果大规模的生产，可能考虑到寿命之间，整个寿命周期来比较，可以跟铅酸相比，下面我有一些实验数据可以说明这一点。
根据镍锌电池的特性，镍锌电池用在那些对功率要求比较高的电池体系，在应用方面比较有优势。对能量密度要求比较高的地方，镍锌没有优势。但是在混合动力或者是风光能、储能方面的应用，镍锌具有非常明显的优势。
另外一个问题，如果我们用到车上，用到储能方面，这个用量是非常巨大的，一个不能回避的问题，电池的回收，锂离子电池回收是比较难的，回收起来没有用。铅酸电池污染很重，但是在全球来讲回收是*好的，镍锌电池回收价值非常好，有90%可以回收，镍和锌都可以回收，没有铅，也没有稀有金属。镍氢用得比较多，但是有一个问题，在正级是镍，负级也是镍。里面还有一些稀土金属，我们都知道这个涨价之后，使得镍锌电池在成本方面没有优势。
另外现在市场上有一个启停微混车，一定是电池推动这个车，其实启停微混电池对车的驱动不做任何工作，只是车停下来，所有的汽车里面的功能都由电池来提供。这里有一个什么问题?欧洲到2015年实行环境方面政策，每公里每辆车释放的二氧化碳是什么?130克，2020年欧洲的标准是90克，现在据我所知，所有1.4升以上的车，没有哪一个车达到130克的，欧洲*好的车也在这个范围之上2015年如果达不到这个标准，欧洲的处罚条件是每克90欧元，作为车厂来讲这个处罚是相当严重的。所以车开的时候，特别是高速公路开车的时候每公里释放二氧化碳比较少，如果停在那里，发动机开着，这时候释放的二氧化碳很多，如果用上启停微混系统，基本上可以达到欧洲的环保要求。从这个市场来讲，启停微混将会在未来几年巨大的发展。其他相应的纯电动有一些发展，但是幅度远远没有启停微混车的发展那么大。为什么?因为启停微混是以比较小的投资渠道，比较大的节能减排的效果。
(图)这是中国北美、欧洲这三方面车的市场情况。简单的经济原因使得启停微混市场会发展很快。在中国其实未来肯定是这样的，据说现在北汽已经开始做启停微混车了，目前来讲主要用的是铅酸。在全世界范围里面，据我所知，法国的标志，雪铁龙用得*多，大概生产120万部启停微混，目前他们用的体系还是铅酸加上超电容，铅酸的功率还是有问题，但是他们现在正在改变这个方案，这个方案成本比较贵，因为有两个体系，准备用一个电池体系，用一个电池体系铅酸可以提高，但是铅酸提高，实际上有一定的限度，因为有150多年的历史了，尽管现在有所提高，但是空间比较少。第二采用镍锌电池是一种方式。还有采用锂电。假如镍锌比铅酸相比，从体积、能量、密度、寿命时间铅酸电池和镍锌的差距还不小。
这是微混车对电池性能的要求，充电接受能力是非常重要的要求，刚才我讲了启停微混电池对车的驱动不起任何作用，但是一旦车停下来，电池提供所有的功能都靠电池来提供。假如在交通灯特别多的问题，特别塞车的地方，这个地方跑5分钟，停10分钟，对电池的要求是电池的能量密度要比较高。还有第二个要求，假如这个电池的能量密度比较高，还有另外一个功能，也要求充电能力比较好，应用就比较好。铅酸充电的接受能力比较低，特别是在温度比较高的时候，如果在50度左右，铅酸电池接受充电的能力大概是0.1C，就是用10个小时才充满，铅酸在汽车里面一般是60安时，你想想*多能够接受6安时至10安式的电力才行，否则大了以后就不行。一般的发动机分布电流大概是多少?150安，大部分的电能都浪费掉了，但是镍锌有这个能力，全部接受起来，因为只要20分钟，就是3C的充电速度，是20分钟把电池冲满，这两方面的原因使微混车的应用，这个电池是非常合适的电池。当然还有高低温的情况。第二个非常大的优势，在温度范围非常宽，在零下20到零上60度都可以用1C充电，一个小时充满电。铅酸要用10个小时，镍锌只要1个小时。如果交通灯繁忙的地方，5分钟可以接收10倍的电能，下一步停车的时候有足够的能量解决汽车停下来的所有功能提供。
在启停微混车里面测试标准，现在全球各家有各家的测试标准，一个比较普遍的接受标准是日本电池协会提出这样的标准，是45安时放电50秒，300安时放电1秒，这主要是启动汽车的时候，把钥匙一转，就是分支电量，接下来就是充电，做了3600周这样小的循环之后，把电全部放掉，这是放电、充满电的过程中，要搁置48个小时进行全部的放电，然后又充满。这样的混合标准，测试铅酸电池跟镍锌的比较，右边是铅酸测试数据，这是日本一家做铅酸非常好的数据，他发表的文章里的数据。黑颜色线是普通的铅酸电池。蓝色线是服务业的铅酸电池，红颜色的就是超电池，一般用纳米材料或者是碳材料做出来的，大家可以看出来如果我们车上*低电压是9伏，*好的铅酸电池大概也只能做到6万次左右。用镍锌电池，即使20万次以后，他的电压还在11伏以上。目前车上对电压的要求，有很多的要求不低11伏，大家通过比较可以看出，从寿命整个生命周期来讲铅酸电池用在这个领域跟镍锌比较，谁优谁劣大家可以很快知道，镍锌电池是铅酸电池的三倍以上。
在55度高温之下测试的数据，即使在55度高温条件下，镍锌电池的性能还是非常优秀的。
这是满充满放，55度C底下做，可以达到300赛克，大家认为这个数据不好，锂电池有的时候达到1千次，但那个是在适温底下，这是高温下。*好的铅酸电池大概也是100赛克。
DOD的循环数据，25度C是很平稳的，铅酸电池达到1530圈就可以达到要求。镍锌很容易达到这个要求。
在75度C这个条件下测试的，(左边图)，也可以正常工作，锂电池不行，锂电池60度锂岩分解，一分解就不稳定，而且在这么高的温度下效率急剧下降。
欧美有一家公司做铅酸非常好，他评估我们电池的时候，做的数据，这个数据非常有意思的是发现电池下降的时候，加了一点电极，容量马上恢复，我们公司的电池即使能量衰减了，绝对不是新电极的溶解使得不工作了，而是因为电极挥发了，加上电极照样可以工作。
另外测试这个电池，用他们模拟的方法，比如说测试红颜色的那条线，在这个情况之下可以预测这个电池可以工作8年4个月，这个数据是早期给我的数据，现在可能更多一些。*后经过评估，买了我们这个技术，前几年是付专利费，到以后付百分之几的销售。目前正在评估，加上准备怎么样生产镍锌，主要是在储能特别是镍PS应用，取代铅酸很有优势。
这是克莱斯勒在V8pickup的测试数据，我们用的是40安时，其实V8pickup起码是80安时，100%的SOC，对于测试结果他们很吃惊，觉得我们的功率、性能非常优异。在40%SOC的测试之下完全通过piuckup的要求。
镍锌放电性能非常优良，倍率性能，还有非常宽广的温度区间，比如说倍率性能，从0.25C到2.5C这么放电区间，左图在这么不同的温度底下的放电在负20度C和负55度C都可以很好。不同的倍率放电整个容量很小。*主要的特点是他的充电，大家可以看一下充电可以在负20度C到55度C。这是非常优良的，由于有这个性能，在储能，在混合动力车上面非常优良，因为风光靠天吃饭，风很多，储电性能接受能力强的就非常适合储能电池的要求。
在风能以及太阳能这些方面的储存，这个电池也非常优势
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