1.小型镍氢电池的现状和发展方向。市场趋势镍氢电池于1988年进入实用阶段，1990年在日本开始批量生产。从那以后，产量翻了一番。目前，三洋、松下、东芝在日本国内形成三足鼎立之势，分别占据40%、30%、20%的市场份额，产能达到每月1500万片。近日，三洋公司投资9000万美元购买东芝镍氢电池生产线，使三洋公司镍氢电池产能占日本总产能的60%以上。

表1 1997年日本镍氢电池市场预测和实际产量1997年1998年1999年2000年2001年

估计价值478 571 594 638 639

实际产出641 754 783 696-

从表1可以看出，镍氢电池的实际产量一直超过市场的猜测值，显示出镍氢电池良好的发展趋势。中国& ldquo863 & rdquo在该计划的推动下，用于信息领域的镍氢电池产业已初步形成。目前，我国小型镍氢电池产能已达1.6亿只/年。1998年国内产量达到5000万。AA镍氢电池容量达到1600mAh，研究水平进入国际先进行列，取得了一系列创新技术成果。建立了一条中试示范生产线和两条生产示范线，带动了一批镍氢电池生产企业的发展。2.性能状况:能量密度与体积能量:为提高材料性能，增加电池中的填充密度，镍氢电池的体积能量密度从1990年的180 w·h/L提高到1997年的360Wh/L，与锂离子电池相当。镍电池的高比能量使其在手机、笔记本电脑等领域极具竞争力。

比质量能量:从最初的55Wh/kg提高到77Wh/kg，但电池的单位质量仍然是锂离子电池的1.5倍。目前，钒镍基、镁镍基等轻质储氢合金正在开发中。电池的成本降低到初始成本的1/3，与镍镉电池几乎相同，低于锂离子电池的1/2。特性在保持1.5倍镍镉电池能量密度的前提下，放电性能由5C倍率提高到20C倍率。现在，高功率镍氢电池进入了长期被镍镉电池垄断的电动工具市场。环保对镍镉电池的限制为镍氢电池进入电动工具市场提供了良好的机遇。这个市场每年需要大约5亿块电池。目前，改善Mm-Ni5基合金功率特性的研究正在进行中。高功率镍氢电池在混合动力车中找到了新市场。3.发展方向在小型二次电池领域，镍氢电池在市场竞争中面临镍镉电池和锂离子电池的双重夹击。镍镉电池在价格上有优势；就比能量而言，镍氢电池不如锂离子电池。在与镍镉电池的竞争中，镍氢电池通过实现规模化生产降低了生产成本，迅速取代了部分镍镉电池市场，在近年来发展迅速的移动通信和便携式电脑领域站稳了脚跟。为了与锂离子电池竞争，镍氢电池正在向高容量方向发展。目前AA电池容量达到1400 ~ 1800 mAh，4/3A电池容量达到3500 ~ 4500 mAh，体积比能量达到360Wh/L以上，已经超越目前的锂离子电池产品。表2显示了近年来日本东芝公司镍氢电池的容量增长情况。

表2日本东芝公司1997-1998-1999年型号的镍氢电池容量增长情况

AAA 590 700 800

L-AAA 690 800 900

4/5AA 1120 1300 -

AA 1280 1500 1600

4/3A 3500 4000 4500

汤浅的圆柱形AAA750(单4)镍氢电池达到了全球最高容量，AAA850将于今年10月上市(样品从5月开始出厂)。电池堪比锂离子电池，体积能量密度优异，耐高温，自放电容量比原产品降低1/2。同时采用公司专利的游离球形镉和高密度氢氧化镍活性物质。虽然镍氢电池的体积比能量已经超过锂离子电池，但其质量比能量仍然低于锂离子电池。因此，人们正在开发轻质储氢合金和高比容的正极活性材料，以提高镍氢电池的质量比能量。

表3日本汤浅公司高容量电池的技术规格、型号、形式、电压和容量

AAA750单1.2V 750mAh(最低700mAh)

AAA850 - 1.2V 850mAh(最低800mAh)

此外，随着手机不断向小型化和低电压方向发展，AAAA镍氢电池产品已经问世。总之，小型镍氢电池将向低成本、高容量、轻重量和新品种的方向发展。

二。镍氢动力电池的现状和发展方向。电动汽车动力电池的发展背景。镍氢电池除了是电子信息领域急需的小型移动电源外，还有可能成为电动汽车的电源之一。近年来，人们越来越关注城市空燃气质量问题和全球石油资源危机，保护环境和节约能源的呼声日益高涨，促使人们高度重视电动汽车及相关技术的发展。美国、法国、上海、中国等。纷纷立法限制燃油车，大力发展电动车。受国情影响，美、德、法、日等发达国家发展的电动车以电动车为主，包括部分电动摩托车和电动自行车；在发展中国家，特别是mainland China、台湾省和香港，最近的电动汽车市场主要是电动摩托车和电动自行车。据统计，中国已有200家公司和企业开始了小型电动汽车的开发、生产和应用。同时，一些单位开发应用了电动汽车。到目前为止，制约整个电动车行业发展的主要因素是电动车用电池。从上世纪90年代初开始，日本、美国、法国、德国等国家都制定了相应的电动汽车用动力电池发展规划。例如，美国能源部(DOE)、国家电力研究所(National Power Research Institute)和由通用、克莱斯勒和福特组成的高级电池财团(USABC)在1991年底签署了一项协议，在4年内投资262亿美元用于电动汽车电池的开发。目前已完成第一阶段合同，其中以镍氢动力电池为中期发展目标的DOE-USABC计划目标已基本实现。1997年底，GM-Ovonic公司已开始批量生产镍氢动力电池，并装备30辆雪佛兰S-10电动车进行试运行；1998年，该公司进一步扩大了镍氢动力电池的年产量，日本政府也有一项投资近16亿美元的计划，涉及11家公司开发电动车电池。

根据美国ABC公司和日本公司对电动汽车用各种电池的性能和发展潜力的比较和论证，综合考虑电池材料的可靠性、安全性、资源和环境问题以及电池性能的发展趋势，确定镍氢电池是近中期电动汽车的首选动力电池。电池发展研究现状美国Ovonic公司开发了20Ah-150 ah系列高能方形密封镍氢电池(吸氢合金为AB2系列)。电池的能量密度可达70～90Wh/kg，已在电动助力车、摩托车、工具车和四座汽车上试用。另外，美国Ovonic公司和通用汽车公司开发的HEV-20(20Ah)、HEV-30(30Ah)、HEV-60(60Ah)都是方形密封大功率电池。日本松下公司开发了HEV-6.5电池(6.5Ah)，功率密度为500W/kg。1996年，松下与丰田合作推出了用于RAV电动车的EV-95(容量100Ah)电池，一次充电可行驶215km，最高时速125km/h。松下、唐倩、东北电力/古河公司分别推出电动车用95 ~ 100 Ah方形镍氢电池；1999年，日本研制的高能镍氢动力电池驱动四轮5座电动车，一次充电行驶距离500km，平均时速100km/h。它将在6月份环游世界20，000公里。1998 & ldquo京都新闻& rdquo据悉，日本电池公司首次推出电动车用100Ah圆柱形镍氢电池，输出功率200W/kg。电池直径57mm，高度230mm，耐压是方形电池的5倍。这种电池可能是电动汽车的候选电池之一；松下、唐倩、谷和公司分别推出电动车用95 ~ 100 Ah方形镍氢电池；1999年3月，三洋公司将D型7Ah镍氢电池用于电动助力自行车，投放市场5000辆。表4显示了松下电动车用镍氢电池的主要性能指标。

表4松下电动车用镍氢电池主要技术指标和性能参数

标称电压/V 12 12 7.2

标称容量/Ah 95 28 6.5

能量比/Wh & middot；千克-1 63 58 41

功率比(80% DOD)/Wh & middot；千克-1 200 300 500

质量/千克18.7 6.0 1.1

尺寸/mm 116 & times；175 & times388 75 & times110 & times388 & phi34 & times380

德国Varta公司研制的HEV-10(10Ah)电池，能量密度50~70Wh/kg，功率密度50 ~ 70Wh/kg。法国Saft公司研制的电池容量为100Ah，能量密度为50 ~ 70 Wh/kg。中国北京有色金属研究总院早在80年代末就对电动车用镍氢动力电池及相关材料进行了大量研究，并于1993年成功运行了0.84kWh(35Ah，24V)动力电池组驱动的电动三轮车。1996年，我国首次使用14.4kWh(120Ah，120V)电池组成功驱动电动车。在乡下& ldquo863 & rdquo在项目的支持下，开发了一系列密封镍氢动力电池，电池的比能量达到50 ~ 70 Wh/kg。我国研制的一系列小型圆柱形动力电池已与电动助力车组装，投放市场。发展与趋势高容量(高比能量)镍氢动力电池仍占有重要地位，主要用于纯电动汽车。虽然纯电动汽车离商业化还很远，但各国都投入了大量的财力物力进行研发。其中，美国的Ovonic、法国的Saft、德国的Varta、日本的古河、唐倩和松下在这方面做了大量的工作。表5显示了几家国外公司的研究所开发的电动汽车用大容量镍氢动力电池的性能。目前，美国Ovonic公司与通用汽车公司合作，日本松下公司与丰田公司合作，实现了电动车用镍氢动力电池的产业化。表5电动汽车用大容量镍氢动力电池性能对比公司名称电池容量/Ah电压/V电池尺寸/mm电池比能量/Wh & middot；千克-1

美国Ovonic公司100，90，50 13.2，13.2，12 412 & times102 & times179 70,70

Saft法国100 12 390 & times120 & times195 60

日本古河电池公司100 12 280 & times165 & times205 60

日本唐倩公司97 12 388 & times116 & times175 65

日本松下电池公司100 12 388 & times116 & times175 70

混合动力汽车的发展推动了高功率镍氢动力电池的发展。混合动力汽车被认为是目前最实用、最有前途的清洁汽车。松下与日本丰田联合生产的混合动力汽车，采用1.4L高效发动机，240节6.5Ah电池串联，电池组总重40kg，油耗翻倍，行程700km以上，排放是汽油机的1/20。混合动力电动汽车于1997年上市，现在每月生产5000辆，每辆售价215万日元。预计到2010年，将生产150万辆电动汽车，其中95%为混合动力汽车。美国能源部的调查结果也显示，HEV将成为市场的主流产品。预计2022年HEV将占全球汽车总数的50%。据日本野村综合研究所分析，由于镍氢电池技术成熟，未来5年(2005年前)，HEV使用的电池将主要是镍氢电池(占95%)，2006-2022年锂离子电池的应用比例将上升到40%，镍氢电池仍将占60%。高功率镍氢电池将成为未来的发展趋势。表6显示了近年来高功率镍氢动力电池的发展情况。德国Varta公司也为HEV-10混合动力汽车开发了高倍率(HP)和超高倍率(UHP)镍氢动力电池，最高倍率为800W/kg(UHP)。

表6高功率镍氢动力电池发展概况:美国Ovonic公司(方形电池)和日本国家公司(圆柱形电池)

150Ah:290W/kg，800W/L

120安培小时:355瓦/公斤，1100瓦/升

90Ah:225瓦/千克，600瓦/升

60Ah:630瓦/千克，1700瓦/升

30Ah:600瓦/千克，1450瓦/升

20Ah:570瓦/千克，1600瓦/升

6.5Ah/1.2V:530W/kg，1820W/L

6.5Ah/7.2V:500W/kg，1730W/L

为了尽快将镍氢动力电池投入商业应用，既要考虑动力电池的大容量，也要考虑电池的高功率，同时希望将现有成本降低1/3以上。这样的综合因素促使人们不仅要对原材料和电池结构进行大量艰苦的研究工作，还要不断探索能否以更新颖的方式开发出一种新型的镍氢动力电池。目前，美国能源公司已经开发出一种用于电动汽车的双极镍氢动力电池。这种电池的成本为158美元/千瓦时，量产后还可以进一步降低。而且这种电池具有优良的高倍率放电特性，使用寿命长，不漏液。近年来，我国研发的重点是电动自行车用镍氢动力电池。由于中国是自行车生产大国，自行车有数亿辆。如果其中的10%能够成为电动自行车，那么电池的需求将十分可观，市场发展潜力巨大。目前，由于成本和技术成熟度的问题，国内电动助力车使用的动力电池多为铅酸电池和镍镉电池。只有进一步降低镍氢电池的成本，提高电池性能的稳定性，才能快速抢占这个巨大的市场。2.电动工具用动力电池电动工具市场长期被具有高倍率放电特性的镍镉电池所垄断。因为电池的负极材料镉毒性大，污染环境，世界各国都会禁用。由于电动工具市场巨大，每年需要约5亿只电池，因此世界各国都致力于开发电动工具用镍镉电池的替代品。绿色镍氢电池可与镍镉电池互换，容量密度大于1.5倍。随着镍氢电池制备技术的日益成熟，其高功率特性有了很大的提高。因此，在不久的将来，电动工具电池的市场将被镍氢电池所占领。目前，日本松下公司推出的HHRSc 300P 3500mAh镍氢电池性能将替代镍镉电池电动工具市场。美国已经开发出SC电池。其容量可达2.2 ~ 2.4 Ah，能以10 ~ 20 C的速率放电，因此已进入电动工具市场，并逐步取代大功率镍镉电池。永北公司的2.2Ah镍氢电池已投入实际使用，在电动工具中的工作能力较镍镉电池有显著提升。德国Varta公司也开发了用于电动工具的超高功率(UHP)镍氢电池。中国的天津金川公司、江苏海思达、广东嘉利等。已经开发出用于电动工具的高倍率放电镍氢电池，并已开始投放市场。中国的电动工具产量占世界总产量的30%。而且每年都有大量出口欧美。2003年欧洲不再允许使用镍镉电池，这给镍氢电池提供了一个很好的机会。由于热平衡问题没有得到很好的解决，目前世界上Sc、C、D电池的生产规模还没有形成。我们必须抓住这一良好机遇，抓紧高功率镍氢电池的研发，从而在市场竞争中取得有利地位。

三。镍氢电池领域主要技术发展趋势研究低成本、高性能、高稳定性的储氢合金材料，使其明显提高比能量和比功率。比如低钴低成本动力电池用储氢合金的开发，准快凝储氢合金生产新工艺的研究。高表面电导率的Ni(OH)2材料如Co(OH)2电镀技术可以进一步提高正极的利用率和高倍率放电性能。目前国内开发的铅包Ni(OH)2和5C的放电容量超过国家高倍率放电容量标准15%。清华大学研制的球形氢氧化镍的放电电压几乎达到1.2V以上，随着市场的需求，新型绿色镍氢电池正在向高容量、小型化、高功率方向发展。镍电池产业将成为21世纪能源领域的主要产业之一。镍电池工业的发展可以改善城市环境，使国民经济持续发展。为移动通信、无污染电动汽车等高新技术产业发展做出贡献；将带动上游原材料行业的发展。为支撑23亿Ah的镍氢电池产业，年消耗稀土金属7636吨，镍22599吨，钴3882.7吨，锰1725吨，铝287.5吨。镍氢电池回收体系的建立将有助于保护环境和充分利用有色金属资源。