镍氢电池v。s。锂电池谁主胜负？TheBatterybattle

　　不可讳言，镍氢电池仍是当前商用化车用二次电池技术的主流。镍氢电池由于较优秀的性价比与安全性（相对于锂离子电池），目前市场上99%的车用二次电池採用镍氢电池技术（包括Prius），锂离子电池将是未来大势所趋的共识已经确立：镍氢电池无法满足未来更严苛的储能需求，锂离子电池在相同的空间里可容纳较多的电力及重量， 发展电池产业，该选择镍氢还是锂电池为主力？
　　文/Scirocco Pilota
　　车用电池未来趋势可从两方向出发：拥有充电与放电功能的二次电池与提供动力的电化学电池，前者过去的主流为铅酸电池，但由于混合动力车型对二次电池的性能要求大幅提高。综观二次电池技术未来演进趋势为提升能量密度、功率密度与充放电次数，另一方面降低快速充放电所需时间、自放电速率与置换成本，在环保角度则鼓励低毒性与低环境污染材质。
　　两年前Toyota决定不在2009年春季推出的第三代Prius混合动力车辆上使用锂钴电池技术，改以新款的镍氢电池替代（锂钴电池的导入最快也要2010年）
　　产业政策将影响未来发展方向
　　目前只有日本车厂与电池製造厂紧密合作投资生产基地，而欧美主要车厂对车用电池的态度仍停留在「由零件供应商提供」程度，这种方式虽然在初期无须分摊先进电池研发成本，但相对车厂而言、未来的电池採购成本反而更高。因此对于产品线的「电动化」革命，全球多数车厂多半採取「戒慎恐惧」的态度。对于整车製造厂而言，电池未来将佔汽车总成本超过20%的比重，「电动化」可能是良药、但也可能是毒药。车用电池在产品特性上着重高功率输出和高可靠度，因此需要高成本投入以达到高稳定性的产品特性。
　　相比Prius第二代与第三代的电池模组，其体积改变不大、但重量却减轻、性能却增加
　　令亚洲车坛人士讶异的是，上个月中国工信部制订的《新能源汽车生产企业及产品準入管理规则》对新能源车辆三个技术阶段的产品进行了细化。新的準入制度对不同类型新能源汽车的开发和运营给予更为明确的规定。但《规则》出乎意料的将使用铅酸蓄电池的混合动力乘用车、纯电动乘用车及纯电动商用车、以及使用金属氢化物镍动力的混合动力乘用车列为成熟期产品，反观被视为未来希望所冀的锂电池汽车则列入发展期，未来成长潜力可能被大幅压缩。
　　考虑到中国已经是世界第二大单一汽车市场，中国对于新能源车辆的规定将对全球新能源车辆发展将有显着影响。这次《规则》将长安、奇瑞、一汽、通用车厂等採用镍氢电池的品牌HEV轿车列为成熟期产品，未来可大範围销售。反观比亚迪车厂拥有技术优势的锂电池车型虽可以批量生产，却只能在批准的区域、範围、期限和条件下销售与使用，未来将很大限制了其产品的全面推广。
　　镍氢电池未来发展有限
　　不可讳言，镍氢电池仍是当前商用化车用二次电池技术的主流，Ni-MH（镍氢电池）的设计源于镍镉电池，但在改善镍镉电池的记忆效应上有极大的改良。镍氢电池由于较优秀的性价比与安全性（相对于锂离子电池）而且具有能量密度高、功率密度高、可快速充放电、迴圈寿命长以及无污染、可免维护、使用完全等特点，被称为「绿色电池」。镍氢电池的能量密度是镍镉电池的1.5～2倍，充放电时无记忆效应、低温特性好、综合性能优于镍镉电池，又无镍镉电池的废电池处理问题。加上锂离子电池的封装始终存有安全性顾虑，2005-2006年之间包括Apple与Dell电脑公司都曾大规模召回由LG及SONY生产的锂离子电池，以防止散装锂离子电池引发火灾，美国联邦航空局(FAA)于2004年禁止客机货舱内装载锂离子电池（但乘客登机时仍可以随身携带笔记本电脑或手机）。
　　GM确定未来将使用锂电池技术
　　目前市面上多数混合动力车型皆选择镍氢电池作为储存回收能量的媒介，期中以Toyota Prius为代表。由于仍担心锂离子电池技术的安全性，两年前Toyota决定不在2009年春季推出的第三代Prius混合动力车辆上使用锂钴电池技术，改以新款的镍氢电池替代（锂钴电池的导入最快也要2010年），Toyota的决定让主要竞争对手GM集团鬆了一口气，也显示锂离子电池在安全性与可靠度及生产成本上的难度，至今比亚迪F3DM车型仍未大规模投向市场，与前述种种障碍的关联很大。                                 电池比较表                                         电池种类             铅酸电池(Lead acid)             镍镉电池(Ni-cd)             镍氢电池(Ni-MH)             锂离子电池(Li-ion)                               电压 (V)             2             1.2             1.2             3.6-3.8                               重量能量密度(wh/hg)             25-40             40-50             60-90             160-200                               体积能量密度(wh/L)             95-85             130-200             250-300             350-400                               循环寿命 (次)             200-400             >500             >500             >500                               备注             污染性较高             污染性较高             低污染性             低污染性
　　虽然有安全顾虑，锂离子电池将是未来大势所趋的共识已经确立：镍氢电池无法满足未来更严苛的储能需求，锂离子电池在相同的空间里可容纳较多的电力及重量，使用锂离子电池技术可使得混合动力系统体积缩减一半。相较于第一代混合动力系统仅能回收车辆待速与煞车时的能量，即将问世的第二代可插电式混合动力（PHEV）系统的特色是能够使用110V或220V的家用电源对该车配备的充电电池进行充电，并可作为电动车辆（完全不使用引擎的情况下）行驶约40公里，可被视为由传统化石燃料动力进化至电池动力的过渡产品。
　　目前只有日本车厂与电池製造厂紧密合作投资生产基地，而欧美主要车厂对车用电池的态度仍停留在「由零件供应商提供」程度
　　锂是21世纪的能源新贵
　　採用高工作电压（336V）锂离子充电电池被视为可插电式混合动力系统与充电电动车辆的唯一储能选择。在另一方面，镍氢电池的製程繁複并需大量人工，虽然日本厂商已经开发出自动化的製造设备，关键技术却完全不外流，其他国家的镍氢电池厂商因此无法将人力成本降低，不得不将大部分的製造流程移往中国。虽然中国储氢材料丰富，但受限于提炼技术不高，电池组的品质也因人工生产流程而无法控制，镍氢电池的技术瓶颈至今没有突破、生产成本一直居高不下，目前尚无法看出中国在镍氢电池领域上有多大优势？
　　目前市场上对新中国工信部新《规则》的反应呈现两极化，支持的一方认为新準入规则显示出国家更务实的决策态度，反对的一方则认为这种决策在向中国大型汽车企业、集团的利益倾斜，未来可能在一定程度上影响车企对锂电池车辆技术的研发积极性，将不利于锂电池汽车产业的发展。笔者认为下一个观察重点将是中国政府对新能源车辆的国家补贴政策方向，倘若补贴政策更多偏向镍氢电池车辆而压抑锂电池车辆，则将对整个中国锂电池产业鍊造成关键性的影响。
　　即将问世的第二代可插电式混合动力（PHEV）系统的特色是能够使用110V或220V的家用电源对该车配备的充电电池进行充电，并可作为电动车辆（完全不使用引擎的情况下）行驶约40公里
　　从国家发展战略的角度，短期内压制锂离子电池的需求或许也不是坏事！稀土元素为锂离子电池的重要原料，中国的稀土元素年产量占世界稀土产量的90%以上，出口总量佔全球的80％。但中国过去不计成本地向世界敞开供应，经过十多年的掠夺式开发，中国稀土可采储量快速下降，而且由于过分依赖出口以致自身不能掌握定价权，最终只能站在产业鍊上附加价值最低的一端。
　　中国介入全球新能源车辆产业鍊的最大优势莫过于锂金属的丰富蕴藏：锂是21世纪的能源新贵，智利、中国和阿根廷是碳酸锂产能最大的三个国家，三国可满足全球94%的碳酸锂需求。青海省的锂资源占全中国蕴藏的96％、占全世界蕴藏的64％，期中主要集中在柴达木盆地内的盐湖地区。倘若无法掌握锂电池正极材料的关键技术，亚洲国家最后仍将落得以低价输出原料、却必须高价从国外业者输入成品的结果。由此可见唯有在关键领域积累自主知识产权， 相关电池製造业者才能成为这波新能源革命的最终赢家，而国家政策将引导民间投资方向，政策制订者不可不慎！
　　倘若无法掌握锂电池正极材料的关键技术，亚洲国家最后仍将落得以低价输出原料、却必须高价从国外业者输入成品的结果。