邓中一：镍锌电池取代铅酸电池很有优势
邓忠义：镍锌电池替代铅酸电池有很大优势
新浪财经 2012.12.25 16:27
新浪财经讯：2012中国高科技论坛于11月16日至18日在深圳会展中心举行，上图为能洁电源系统（深圳）有限公司COO邓忠义作为分论坛“低碳技术与新能源发展峰会”演讲嘉宾。
邓忠义：各位领导、各位嘉宾大家上午好，非常感谢主办方给我这么好的机会来介绍镍锌电池技术及其在混合动力汽车、储能方面的应用。
现在最流行的电池就是锂电池，在座的各位都至少有一块电池，因为手机里面的电池就是锂电池。那么市面上最流行的电池是什么呢？大家可能猜到是锂电池，其实就是铅酸电池，因为汽车上用的就是铅酸电池，每辆汽车都有一个启动电池，而启动电池就是铅酸电池。储能里面用得最多的就是铅酸电池，为什么呢？铅酸电池使用的时间最长，有153年的历史了，特别是和汽车结合的时间最长。第二，铅酸电池的成本可能是最低的，下面我的PPT里面有这方面的介绍。
今天我讲一个大家不熟悉的电池体系，就是镍锌电池。镍锌电池是不同的化学体系，其实这个电池是一个很古老的电池体系，爱迪生在一百多年前就用过这个电池体系。但是镍锌电池在充电电池中有一个基本的问题，就是它的新溶解或者新崩解。劲量公司花了11年的时间研发，投入了1亿美元，基本解决了新溶解或者新崩解的问题。在这方面劲量公司有80个专利，包括电解、充电技术、电池设计和生产方面的专利。锂电池在中国可能有近1万个专利，但是我想说，中国的锂电池技术基本没有核心专利，核心专利都在国外，劲量公司有镍锌电池技术的关键专利，如果说其他地方有其他专利，其他的专利都是小专利。 所以专利对于开发新技术非常重要，知识产权非常重要。
不同电池功率密度对比。市面上比较常见的是铅酸电池，铅酸电池的功率密度和能量密度都很低，但是好处就是成本也低。第二个就是镍锌电池，这个大家不是很熟悉，锂电池的能量密度是最高的，在我的对比中它的功率密度跟镍锌差不多。从成本上考虑，铅酸电池是最便宜的，镍锌电池的成本比锂电池低，但是比铅酸电池高。如果大规模生产的话，可能可以对比一下寿命，整个生命周期，可以跟铅酸电池做对比，下面我有一些实验数据来说明这一点。
根据镍锌电池的特性，在功率要求比较高的场合，镍锌电池有优势，在能量密度要求比较高的场合，镍锌电池就没有什么优势了，但在混合动力或者风光互补、储能等场合，镍锌电池的优势就非常明显了。
还有一个问题，如果我们用在汽车、储能上，使用的量是非常巨大的。一个无法回避的问题，就是电池的回收。锂离子电池回收比较困难，回收了也没用。铅酸电池污染很大，但是全球回收利用率最好。镍锌电池回收价值很好，90%可以回收，镍锌都可以回收，没有铅，也没有稀有金属。镍氢用的比较多，但是有一个问题，正极是镍，负极也是镍，里面还有一些稀土金属。我们都知道涨价之后，镍锌电池就没有成本优势了。
另外现在市面上还有启停微混的汽车，它必须靠电池来驱动，其实启停微混的电池对汽车的驱动没有任何作用，它只是把汽车停了下来，车内所有的功能都是由电池来提供的。这里面有什么问题呢？欧洲2015年就要实行环保政策了，每辆车每公里释放的二氧化碳是多少呢？130克。2020年的欧洲标准是90克，据我所知，排量超过1.4升的车都达不到130克，欧洲最好的车也都在这个范围以上。如果2015年达不到这个标准，在欧洲的罚款是每克90欧元，对于汽车厂商来说，这个罚款是相当严厉的。所以汽车在行驶的时候，特别是在高速公路上行驶的时候，每公里释放的二氧化碳是比较少的，如果停在那里发动机还在运转，这时候释放的二氧化碳就很多了。 如果采用启停微混系统，基本可以满足欧洲的环保要求，从这个市场来看，启停微混在未来几年会有巨大的发展，其他相应的纯电动汽车也有一定的发展，但是规模远不及启停微混。为什么呢？因为启停轻度混合动力系统需要的投资渠道比较小，节能减排的效果比较大。
（图）这是中国、北美、欧洲的汽车市场情况。简单的经济原因，会让启停微混市场发展得很快。其实未来在中国肯定也是这样。据说北汽已经开始做启停微混汽车了，目前主要用铅酸，世界上据我所知用得最多的是法国标致雪铁龙，生产了大概120万辆启停微混。目前他们用的这个系统还是铅酸加超级电容，铅酸的功率还是有问题，但是他们现在在改这个方案，这个方案比较贵，因为有两个系统，他们准备用电池系统。铅酸用电池系统可以改进，但是铅酸的改进其实是有极限的，因为它已经有150多年的历史了，现在虽然有所改进，但是改进的空间已经比较小了。第二种方式就是用镍锌电池。 还有就是锂电池的使用，如果拿镍锌跟铅酸来对比的话，无论是体积、能量、密度还是寿命，铅酸电池和镍锌电池的差距都不小。
这就是微混汽车对电池性能的要求。充电接受能力是一个很重要的要求。刚才说了启停微混电池在汽车开动的时候不起任何作用，但是汽车一旦停下来，电池就提供所有功能。如果红绿灯很多，堵车，电池要跑5分钟，停10分钟。对电池的要求就是电池能量密度要比较高。还有第二个要求，如果电池的能量密度比较高，还有一个作用，也要求充电能力要比较好，这样应用起来比较好。铅酸电池的充电接受能力比较低，特别是在温度比较高的时候，如果在50度左右，铅酸电池的充电接受能力大概在0.1C左右，也就是说要充饱电需要10个小时。汽车上一般铅酸电池都是60安时。 想想看，你最多只能接受6安培小时到10安培的电，不然再大点就不行了，一般发动机分布电流是多少？150A，大部分电能都浪费了，而镍锌却有能力把这些电能全部接受，因为它只需要20分钟，也就是3C的充电速度，20分钟就能把电池充满电。这两个原因让这种电池非常适合微混合动力汽车。当然还有高低温的情况。第二个非常大的优点就是温度范围很广，在-20到+60度都可以用1C充电，一个小时就可以充满电。铅酸需要10个小时，镍锌只需要1个小时。如果是红绿灯忙，5分钟就可以接受10倍的电能，停车的时候有足够的能量来解决车子所有的功能。
在启停微混合动力汽车的测试标准上，现在全球各个公司都有自己的测试标准，比较普遍接受的标准是日本电池协会提出的标准，就是45安培小时放电50秒，300安培小时放电1秒。这个主要是在汽车启动的时候，拧钥匙，分配电的时候，接下来就是充电，经过3600次循环之后，把所有的电都放完，这就是放电和满电的过程，需要48小时才能把所有的电都放完，然后再充电。这个混合标准测试的是铅酸电池和镍锌电池的对比，右边是铅酸的测试数据，这是日本一家做铅酸电池的公司的数据，数据在他发表的文章里面，黑线是普通的铅酸电池，蓝线是服务业的铅酸电池，红线是超级电池，一般都是纳米材料或者碳材料做成的。 大家可以看到，如果我们车上的最低电压是9伏的话，那么最好的铅酸电池也只能达到6万次左右。而镍锌电池，即使经过20万次，它的电压仍然在11伏以上。目前，车辆对电压的要求很多，很多都是不低于11伏的。通过对比大家可以看到，从整个生命周期来看，当铅酸电池应用在这个领域的时候，和镍锌电池相比，很快就能知道孰优孰劣。镍锌电池的功率是铅酸电池的3倍以上。
通过55度高温测试的数据可以看出，镍锌电池即使在55度高温条件下，性能依然优异。
这是在55摄氏度下完全充放电，可以达到300次循环充电。大家觉得这个数据不太好，锂电池有时能达到1000次，但那是在中等温度下，这是在高温下，最好的铅酸电池大概就是100次循环充电。
在25℃时DOD循环数据非常稳定，铅酸电池达到1530次循环即可满足要求，镍锌电池也可以轻松达到这个要求。
在75摄氏度下测试（左图），可以正常工作。但是锂电池做不到这一点。锂电池中的锂石在60度时就会分解。一旦分解，它们就会变得不稳定，在如此高的温度下，它们的效率会急剧下降。
欧美有一家公司做铅酸电池很好，他们评估我们电池的时候，给出了很有意思的数据，发现当电池容量下降的时候，如果加一点电极，容量马上就恢复了。我们公司的电池即使能量衰减了，也绝对不是因为加了电极溶解了导致不能用，而是因为电极蒸发了，加了电极还是能用的。
另外他们用他们的模拟方法测试了电池，比如测试红线，在这个条件下，他们预测电池能工作8年4个月，这个数据是前期给我的，现在可能更多。最后他们评估后，买了我们的技术，前几年交了专利费，未来要交百分之几的销售额。他们现在在评估和准备如何生产镍锌，主要是在储能方面，特别是镍PS的应用，在替代铅酸方面有很大的优势。
这是克莱斯勒的测试数据，我们用的是40安培小时，但实际在100%SOC下至少有80安培小时，他们对测试结果非常惊讶，觉得我们的动力和性能非常优秀，我们在40%SOC下完全通过了测试。
镍锌的放电性能非常优秀，倍率性能非常优秀，而且温度使用范围非常广，比如说倍率性能从0.25C到2.5C，左图不同温度下的放电在-20摄氏度和-55摄氏度都非常好，不同倍率放电的总容量非常小。最主要的特点就是它的充电，大家可以看到它在-20摄氏度到55摄氏度都可以充电，这个是非常好的。有了这个性能，它在储能和混合动力汽车上就非常好，因为风能、太阳能依赖天气，风很大，储能性能非常适合储能电池的要求。
这种电池在储存风能和太阳能方面也有很大的优势，但由于时间关系，我就不详细讲了。
是一家美国公司，目前主要生产、设计、开发都在深圳，最近又和中国城建成立了合资公司，合资公司中国城建准备在新能源领域开拓新业务，会把镍锌电池作为能源选项之一。时间关系，就不多说了，谢谢！