镍氢电池和锂电池并没有绝对的好坏之分,它们各自有自己擅长的地方,并且分工明确地走上了不同的技术道路。锂电池由于具有200-300Wh/kg的能量密度、没有记忆效应、低自放电率以及轻便的优点,在手机、笔记本电脑以及纯电动车等需要续航长、体积小并且便于携带的产品上被广泛采用;而镍氢电池因为拥有70-100Wh/kg的安全稳定的输出功率、出色的低温特性、较强的抗过充过放能力以及较低的成本,在混合动力汽车(比如丰田双擎系列)、应急照明设备、工业备用电源以及一些高可靠性的储能系统中仍然占据着重要的地位。两者在循环次数(镍氢为600-1000次,锂电池为800-1200次)、环保程度(都是可以回收利用的体系)、温度适应性等方面都有所不同,这主要是由于它们的设计目的存在本质上的区别——前者注重安全性和成本控制,后者追求能量效率和集成水平的进步。

根据不同的应用场景来选择合适的电池类型
如果日常通勤主要是城市短途出行,并且家里或者办公室没有稳定的快速充电设施的话,那么丰田凯美瑞双擎、卡罗拉双擎这样的混合动力车用镍氢电池系统的方案就比较实际了。它的电池组电压比较平稳(每节1.2伏左右),充放电控制比较简单,在发动机起停、能量回收等轻负载情况下可以保持几百次的有效循环;即使在-10摄氏度的环境中也能放出标称容量的大约85%左右的能量,低温启动可靠性也比很多磷酸铁锂方案好一些。而对于电动汽车车主来说,则应该坚持使用锂电池——不管是三元锂还是刀片式的磷酸铁锂,都需要依靠高电压平台和BMS智能平衡技术来实现NEDC超过500公里的续航以及30分钟内从30%到80%的直流快速充电功能,这都是镍氢电池所不能做到的事情。
从维护成本和安全冗余的角度来考虑
镍氢电池不需要复杂的热管理系统的整车厂可以省掉液冷管路、温控模块以及高压绝缘检测单元,在后期保养的时候只需要每隔两万公里使用专业的设备来校准单体电压的一致性即可,它的故障率比锂电池包的整体更换概率还要低一些。虽然锂电池可以实现整个生命周期内的无维护工作,但是当电芯的老化程度不同步时,BMS就会强制降低充电的最大值来保证安全性,从而使得实际可用的能量随时间推移而逐渐减少;另外在受到撞击、浸泡或者长时间处于充满状态的情况下,还存在着电解液分解和隔膜收缩等不可逆的风险,因此需要依靠严格的出厂品质控制和定期的云上健康检查来进行预防。对于工业备用电源或者是医疗设备供电系统来说,镍氢电池所具有的过放耐受能力(即可以放出到0.9V/个而不损坏结构)给它留出了更大的安全容错空间。
第三步是根据预算和长期持有成本来做出决定
对于一台十年使用期的设备来说:镍氢电池组的成本大约是锂离子电池的一半到六分之一左右,并且在废弃之后回收的价格也比较稳定(其中钴和镍这两种金属元素所占的比例很高,可以被回收再利用的比例超过九成),而锂离子电池虽然单个瓦时的成本每年都在降低,但是它退役后的梯次利用之路还比较漫长,在很多情况下会被拆解掉进行提炼处理,因此它的隐形环保成本还没有完全算进终端售价中去。普通消费者如果一年行驶距离不超过一万五千公里并且没有安装家庭充电桩的话,那么采用镍氢混合动力系统的车辆五年内的总拥有成本要比同等配置下的纯电动车型低百分之十八到二十二之间;而对于经常跑高速或者家里有充电设施的人群而言,则是由于锂离子电池每公里用电量较低的优势,在三年内就可以弥补两者之间的差距了。
所以电池的选择就是把工程的目标形象化了:追求极致轻量化和长时间使用的话就用锂电池,而如果希望有良好的稳定性和较低的成本的话就用镍氢电池。



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