从特斯拉和丰田看镍氢电池技术传承和创新

金属氢化物镍电池(NiMH Battery)，或者叫镍氢电池，是以稀土储氢合金为负极活性物质，铜网或镀镍钢带为负极基体，以氢氧化镍做正极活性物质，发泡镍为正极基体，电解液为碱性水溶液，外壳以钢壳圆柱较为常见，也有方形金属和塑胶壳。曾经广泛应用在通信，个人护理，玩具，灯具，煤矿，医疗，电动工具等领域。随着锂离子电池的兴起，镍氢电池的应用比例逐渐下降，在日常生活中已经不容易发现镍氢电池的身影，在2010年后的国内科研论文中也很少发现镍氢电池研究的踪迹。然而，镍氢电池因其自身特有的安全性，耐用性和性价比优势，仍然在车载，HEV(混合动力汽车)，医疗，矿用，个人护理等产品和应用上发挥独特的作用，在海外民用市场也广受欢迎。

镍氢电池

近年来，市场广泛认为镍氢电池已经非常成熟，没有继续研发和创新的潜力，事实果真如此吗?我们就从非常时尚的特斯拉和HEV领先者丰田汽车的电池日来看看镍氢电池技术的传承和创新。

一、特斯拉电池里的镍氢电池技术

2020年9月22日特斯拉电池日活动中，特斯拉CEO马斯克揭晓了全新动力电池，发布了全新的无极耳4680电池。据马斯克介绍，全新4680电池在改善成本的同时，能量密度方面提高5倍，续航里程提高16%，动力方面提高6倍。

4680电芯能量提升5倍

一般来说，圆柱电池使用卷绕工艺，正负极通过极耳与盖帽和钢壳连接，如图3结构。极耳的宽度有限，接触面积有限，导致通过电流或者放电功率受限，一般为提升电池放电功率，会采用多个极耳工艺来达到目的。

圆柱电池卷绕结构

而特斯拉新型电池提到了与此不同的所谓无极耳电池，如图4所示，看起来是不是很新颖特别?很有创意?

特斯拉无极耳工艺

我们再来看看图5格瑞普电池量产的镍氢高倍率端面焊工艺：

格瑞普端面焊工艺

是不是异曲同工，完美借鉴和传承?

二、丰田汽车的镍氢电池技术创新

我们现在讲电动汽车，一般是指纯电动汽车，耳熟能详的有特斯拉，比亚迪，蔚来，小鹏等知名品牌。根据 EV Sales Blog 的数据，2020 年全球共售出 3,124,793 辆 图6充电式(BEV纯电动 + PHEV插电式混动)汽车，其中 68%以上为纯电动汽车。其中特斯拉以50万辆的年销售量排名世界第一，这是一个非常了不起的数字。我们再来看看丰田的战绩。丰田宣布截止到2020年的3月份，丰田混合动力汽车全球累计销量已突破1500万辆。而丰田的混合动力汽车用的恰恰就是安全性更高的镍氢电池。我们时常听到特斯拉和其他电动汽车起火的新闻，似乎没有听到说丰田混合动力汽车出现电池起火等安全事故。

混动之王丰田普锐斯PRIUS

图7就是丰田混合动力汽车所用电池模组。

混合汽车电池模组

作为汽车行业用的电池，安全稳定是最高追求，镍氢电池似乎没有更大的突破和创新。然而，丰田说不。

近日据官方消息称，丰田“双极性镍氢电池”已经开启量产应用，并被安装于混动系统中，目前海外上市的全新一代AQUA 图8已完成装车。

丰田新一代AQUA

值得一提的是其革新性电池技术，新款AQUA在全球首次采用大功率「双极性镍氢电池」。与老款AQUA车型的镍氢电池相比，电池功率约为原来的1.5倍，相同尺寸电池包所能容纳的电芯数量也相当于前代产品的1.4倍，并且油门操作应答性能提高，可从低速状态进行线性平滑加速。

我们知道，电池一般由正极，负极，电解液，隔膜和外壳这几个主要部分组成，而正负极一般由隔膜分隔开来。而丰田的双极性电池完全颠覆了我们的传统认知，如图9所示

双极性电池结构

简单来说，双极性镍氢电池是将集电体的一面涂为正极，另一面涂为负极的多张 “双极电极” 堆叠在一起打包而成的电池。与传统型镍氢电池相比，其特点便是集电体等零部件数量少，能够做到体积紧凑化，因此，在尺寸与传统型电池相同的情况下，它能够搭载更多的电池单元。而且，由于通电面积大、简单的结构，减小了电池内的电阻，能够不停通过大电流，从而有助于提高输出功率。

传统型与双极型电路结构对比

新的电池技术不断被研发出来，传统的电池和技术得到传承并不断创新，焕发更大的生命力。创新永不止步，一切皆有可能。

格瑞普电池已有23年镍氢电池的生产经验，可提供全系列圆柱型镍氢电池电芯和电池组产品和方案，包括常规，高温，低温，宽温，高倍率，大容量和异形电芯。

 格瑞普镍氢电池