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1、内燃机与电池混合驱动的HEVZEBRA电池是80年代中期以来研究开发的一种新型高能量电动车用电池，其名称ZEBRA是“Zero Emission Battery Research Activity”的缩写。钠-氯化镍(Zebra)电池钠-氯化镍（Zebra ）电池(以下称Zebra 电池)是以钠离子传导的b-Al2O3固体电解质构成的一种新型高能电池，它与同一电池体系中先前已研发的钠-硫电池（以下称NaS电池）有着千丝万缕的关系， Zebra 电池实际上就是在NaS电池研制基础上发展起来的。所谓Zebra即Zero emission battery research activity的缩写，表
2、示其为一种零排放无污染的绿色电源。1Zebra 电池结构和基本工作原理Zebra 电池示意图和表达式如下：(-) Na(l)/ b-Al2O3(s)/NaAlCl4(l)/Ni(s),NiCl2(s) (+) 如示意图和表达式所示，Zebra 电池与NaS电池有不少相同之处，即两电池负极活性物质都是金属钠，固体电解质都是b-Al2O3陶瓷材料，所不同之处是正极发生了变化，Zebra 电池正极活性物质为镍和氯化镍，由于镍和氯化镍在电池工作温度区域（270-350 oC）均为固态物质，所以为了便于发生在电池正极电化学反应过程中的钠离子迁移，还需要添加一种在电池工作温度区域既能进行钠离子传导又不参与
3、正常电极反应的第二液体电解质，这就是NaAlCl4熔盐电解质。Zebra 电池反应式为：2Na+NiCl2放电充电2NaCl+Ni 由反应式可知，Zebra 电池的电极反应过程是：在放电时电子通过外电路负载从钠负极至氯化镍正极，而钠离子则通过b-Al2O3固体电解质陶瓷管与氯化镍反应生成氯化钠和镍；充电时在外电源作用下电极过程则正好与放电时相反。2. Zebra 电池的主要性能特点Zebra 电池持有与NaS电池相类似的优点开路电压高 （300oC时为2.58V）、 比能量高（理论比能量为790WhKg-1, 实际已达100WhKg-1）、 比功率高（在80%DOD达到150WhKg-1）、
4、能量转换效率高（具有100%的库仑效率，无自放电）、容量与放电率无关（电池内阻基本上是以欧姆内阻为主）、可快速充电（电池经30分钟充电可达50%的放电容量）、长的循环寿命（储存寿命大于5年，充放电循环寿命大于1000周次）、免维护（全密封结构，无外界环境温度影响）。Zebra 电池还有其独到之处的特性（1）电池制备过程无液态钠操作麻烦，比较简单、安全。因其制备通常都在放电状态，即用镍和氯化钠作为正极材料，通过首次充电在负极产生钠金属；（2）电池连接可以任意方式进行进行串并联排列组合，即使当电池组内部发生少量电池损坏时(一般250W/kg，比能量100Wh/kg。表10是用第2代ML型单电池组装
5、的Z11型电动车电池组（299V，96Ah，28.7kWh）与USABC中期目标性能的对照。可以看出，ZEBRA电池已达到中期目标，个别项目还超过指标要求。其中初始生产价格虽然还达不到指标，但因该电池的材料成本只占售价的20%，因此大量生产后的降低余地较大据估算，生产量达30万组电池时，价格即可降至150美元/kWh。另外该电池虽然自放电很低几乎为零，但由于电池组工作温度高，停车时的热损失以及启动时需要长时间加热等缺点，使该电池只适用于经常运转的车队车辆，不太适合于私人小轿车。至今，ZEBRA电池已有多年的路试历史，目前仍有300多个电池组在进行台架试验及路试。近百辆用ZEBRA电池装备的电动
6、车已有累积2000000km的行驶里程，其中部份试验已超过5年，个别车还创造了实际路试100000km电池无故障的记录。Na/NiCl2(ZEBRA)电池的最新发展动态车用电池Na/NiCl2(ZEBRA)电池的最新发展动态车用电池曹佳弟（中国科学院上海硅酸盐研究所，上海）1ZEBRA电池的简要介绍ZEBRA（Na/NiCl2）电池是从八十年代中期以来研究开发的一种新型高能蓄电池，其名称ZEBRA即为Zero Emission Battery Research Activity的缩写。表示其为一种零排放无污染的绿色电源。近年来，ZEBRA电池研究进展相当快，国外多家有实力的公司和一些大学、实验
7、室都程度不同地参与了这一电池的研制开发工作。ZEBRA电池的表达式和反应式分别为：(-)Na(1)/-Al2O3(s)/NaAlCl4(1)/Ni(s),NiCl2(S) (+) (1)2Na+NiCl2 2NaCl+Ni (2)从式（1）可以看出，ZEBRA电池的正负极活性物质分别是Ni，NiCl2和Na，一种称为”Al2O3的固体陶瓷电解质取代了通常用于铅酸和镉镍电池中的硫酸和氢氧化钾液体电解质，用于隔离正负电极。此外，由于正极材料在工作温度下仍为固态物质，所以还需要一种称为NaAlCl4的熔盐电解质存在于”Al2O3固体电解质和正极活性物质之间，在电池反应中起一个传输钠离子的作用。现电池
8、一般装配在放电状态，如式（2）所示，即电池制备的初始原材料为Ni和NaCl（普通食盐），通过首次充电，Ni和NaCl反应在负极产生金属Na, 在正极形成Ni和NiCl2混合物，当电池进行放电时，Na和NiCl2又重新反应生成Ni和NaCl。2 ZEBRA电池的性能特点2.1ZEBRA电池持有高能电池的普遍特征l 高开路电压（300时为2.58V）l 高比能量（理论上为790Wh/kg，实际达100Wh/kg）l 高比功率（在80DOD，2/30CV，30S达150W/Kg）l 高能量转换效率（无自放电，100库仑效率）l 可快速充电（充电30分钟可达50的放电容量）l 长的使用寿命（储存5年，充放电循环1000周次）l 免维护（全密封结构）2.2 ZEBRA电池显示新型电池的自己特色l 电池制备在放电状态，无液态钠操作麻烦l 电池损坏时呈低电阻导通状态，在电池组内无需设立旁路系统，无需更换少量（电池总数的5）损坏的电池。l 电池能承受反复多次的冷热循环考验，无容量和寿命衰退的迹象发生。l 电池可在40到70的外部条件下工作，其性能与环境温度状况无关。l 电池可在任何放电状态下随时进行充电，无一些电池讨厌的“记忆效应”。l 电池在寿命终止后能全部被回收利用，无环境污染现
