4月22日-24日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦的“混合動(dòng)力車市場(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(guó)內(nèi)外代表與會(huì)。本次研討會(huì)以油電混合動(dòng)力車、啟停汽車以及對(duì)應(yīng)的電池技術(shù)為主要議題，旨在為業(yè)內(nèi)人士提供一個(gè)交流平臺(tái)，了解國(guó)內(nèi)外混合動(dòng)力車產(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)力汽車發(fā)展的電池技術(shù)。中科院上海微系統(tǒng)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(nèi)容。

　　中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所 夏保佳 博士：

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

　　在實(shí)際應(yīng)用中，不同混合形式的混合動(dòng)力汽車有其不同的優(yōu)勢(shì)。鎳氫電池的安全性和可靠性都比較高，預(yù)計(jì)到2020年，采用氫鎳電池的HEV仍將達(dá)到新能源車的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(zhǎng)壽命貯氫合金的充電特征有效提高。在強(qiáng)堿當(dāng)中，電池因?yàn)闊崃ψ饔脮?huì)影響穩(wěn)定性，中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所針對(duì)HEV應(yīng)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(shù)綜合影響的一個(gè)變量，具有非線性的特點(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?yàn)檎嚨目刂撇呗灾苯优c電池的SOC相關(guān)，因此必須實(shí)時(shí)可靠的對(duì)電池的SOC進(jìn)行估算。在電池的使用過(guò)程中，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于SOC的估算誤差而導(dǎo)致對(duì)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(duì)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(yīng)用比較多的按時(shí)計(jì)量法和開(kāi)路電壓法，前者存在累計(jì)誤差的問(wèn)題，后者在使用時(shí)需要足夠長(zhǎng)時(shí)間的靜置，并且對(duì)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(duì)于鎳氫電池內(nèi)壓信號(hào)的測(cè)量，有直接法和間接法兩種。間接法的測(cè)量精度較低，因此我們研究所，采用了直接測(cè)量法。通過(guò)將壓力傳感器封裝于電池的內(nèi)部來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)壓的直接測(cè)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(qiáng)堿環(huán)境下穩(wěn)定工作，并且其高低溫的性能穩(wěn)定。我們?cè)O(shè)計(jì)的內(nèi)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(jié)構(gòu)并沒(méi)有改變，因此不影響電池的正常使用，并且所設(shè)計(jì)的單體電池便于電池串的整組連接，這一設(shè)計(jì)已經(jīng)申請(qǐng)了相關(guān)的專利。

　　對(duì)于不同的電池來(lái)說(shuō)，其平衡內(nèi)壓會(huì)受到以下因素的影響。但是對(duì)一個(gè)具體的電池來(lái)說(shuō)，除了負(fù)極儲(chǔ)氫合金的SOC外，其余所有因素都已確定，而負(fù)極儲(chǔ)氫合金的SOC與電池的SOC又有直接關(guān)系。因此對(duì)實(shí)際電池來(lái)說(shuō)，其平衡內(nèi)壓與SOC有一個(gè)一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，并且這種對(duì)應(yīng)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(fù)極決定。研究所通過(guò)改善貯氫合金，改善導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，用負(fù)極和正極的能量比來(lái)提高電池充電能力。

　　作為對(duì)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(cè)，結(jié)果表明在負(fù)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(fù)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(fù)極儲(chǔ)氫合金、負(fù)極導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)、負(fù)正極容量比、正極導(dǎo)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(jié)一下，我們認(rèn)為氫鎳電池在可靠性和安全性方面具有優(yōu)勢(shì)，有望用于混合動(dòng)力車。