1 碱性电池的结构和储能原理
碱性蓄电池以KOH等碱性水溶液为电解液，包含镍镉电池、镍铁电池和镍氢电池等类型。现阶段镍氢电池为主流，技术成熟、比功率大、无记忆效应，是混合动力电动汽车用动力电池的主体。
（1）镍镉电池（Ni-Cd）
- 正极材料：球形氢氧化镍（NiOOH/Ni(OH)2）
- 负极材料：海绵状金属镉（Cd）或氧化镉粉
- 电解液：KOH溶液
- 正极充放电反应：NiOOH + H₂O + e⁻ → Ni(OH)₂ + OH⁻（放电），反向反应（充电）
- 负极充放电反应：Cd + 2OH⁻ + 2e⁻ → Cd(OH)₂ + 2e⁻（放电），反向反应（充电）
- 电池总反应：2Cd + 2NiOOH + 2H₂O → 2Cd(OH)₂ + 2Ni(OH)₂
- 特点：寿命长（>1000次循环）、耐大电流冲击、工作温度范围-40～+50°C，但存在记忆效应和镉污染问题。
（2）镍氢电池（Ni-MH）
- 正极材料：氢氧化镍（NiOOH/Ni(OH)₂）
- 负极材料：储氢合金（MH）
- 电解液：KOH水溶液+LiOH
- 正极充放电反应：NiOOH + H₂O + e⁻ → Ni(OH)₂ + OH⁻（放电），反向反应（充电）
- 负极充放电反应：MH + xH₂O + e⁻ → M(H₂O)ₓ + xOH⁻（放电），反向反应（充电）
- 电池总反应：MH + NiOOH → M(H₂O)ₓ + Ni(OH)₂
- 特点：无镉污染、比能量高（是Ni-Cd的1.5～2倍）、无记忆效应、低温性能好，但自放电率和寿命略低于Ni-Cd。
2 镍镉、镍氢电池的工作特性
（1）镍镉电池特性
- 标称电压：1.2V
- 优点：寿命长、耐大电流、使用温度范围广、维护方便
- 缺点：记忆效应、镉污染
- 高低温性能：高温增加容量（>50°C失效），低温容量下降（-45°C仅50%容量）
（2）镍氢电池特性
- 充电特性：三段式曲线，充电后期电压快速上升，常用恒流充电
- 放电特性：电压平台1.2V，受电流和温度影响，截止电压0.9～1V
- 容量特性：高倍率放电容量降低，低倍率放电容量增加
- 内压：充放电过程中产生氧气和氢气，正常情况下无问题，过充过放时需注意
- 自放电率：2°C下月自放电率20%～25%，需清洁凉爽通风储存
- 温度特性：中高温放电容量更大
- 循环寿命：浅充浅放可达5年以上
3 镍镉、镍氢电池的实际应用
（1）应用概况
- 镍镉电池（1899年发明）曾用于电动车辆，但因镉污染被逐步淘汰
- 镍氢电池（1988年实用化）成为主流，用于混合动力汽车（如丰田Prius、本田Insight）
- 镍镉电池仅用于航空、电力等领域
（2）镍氢动力电池在电动汽车上的应用
- 丰田Prius电池组：201.6V、6.5Ah，由电池模组、BMS、传感器等组成
- 电池管理系统（BMS）功能：防过充过放、监控电压/温度/电流，实现均衡管理
- 48V混动系统方案：P0-P3方案，通过功率流优化提高效率
（3）LTO电池优势
- 制动能量回收：大电流充电能力强，最大化能量回收
- 自动启停：低温性能好，支持频繁启停，减少冷机排放
- 发动机工况优化：大电流充放电能力，使发动机工作在最佳油耗区
- 结论：LTO电池适合48V系统，可能取消12V电池和启动机，提升系统效率
