鉅大LARGE | 點擊量：490次 | 2022年01月05日
看上去很美 燃料動力電池汽車為何叫好不叫座？
目前，新能源汽車技術(shù)重要集中在兩個方向：首先是鋰離子電池汽車，比如人人熟知的汽車界的"高帥富"代表TSLA；其次是燃料動力電池汽車，如前幾年韓國現(xiàn)代造出了全球首款量產(chǎn)版氫燃料電動汽車ix35FCV。
作為全球電動汽車研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化"領(lǐng)頭人"，日本新能源車企在電動汽車技術(shù)路線上和我國并不一致，他們的主流方向在燃料動力電池方面。在2014年十二月，豐田正式推出全燃料動力電池電動汽車Mirai；本田也將在今年推出新一代燃料動力電池汽車FCVClarity。
關(guān)于鋰離子電池汽車和燃料動力電池汽車的路線之爭由來已久，那么鋰離子電池和燃料動力電池到底哪種動力系統(tǒng)更加合適未來的電動汽車行業(yè)？他們各自的優(yōu)劣勢在哪里？
燃料動力電池VS鋰離子電池
（一）安全性能的較量
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在能量密度、循環(huán)壽命、安全性能等這些技術(shù)指標中，最核心的要素是安全性。然而今年以來，鋰離子電池汽車燃燒爆炸，鋰離子電池廠起火事件不斷。業(yè)內(nèi)人士表示，鋰離子電池汽車在生產(chǎn)和使用的過程中，安全性的問題已日漸凸顯。
據(jù)了解，目前加強鋰離子動力鋰電池安全性重要通過熱控制技術(shù)（pTC電極）、正負極表面陶瓷涂層、過充保護添加劑、采用電壓敏感隔膜以及阻燃性電解液等方式，來改善鋰電的安全性。
"嚴格意義上說，這些措施都不可能從根本上解決鋰離子動力鋰電池的安全性問題，從目前情況來看鋰離子動力鋰電池在安全性問題上還沒有妥善解決。"上海攀業(yè)氫能源科技有限公司總經(jīng)理董輝坦言，就算是非常優(yōu)秀的BMS也不能完全解決鋰離子動力鋰電池安全性問題。
相關(guān)于鋰離子電池，燃料動力電池的安全性則明顯較高。據(jù)國外的綜合測試結(jié)果表明，即使是在工作狀態(tài)下對燃料動力電池堆進行穿刺短路，也不會引起電堆火災(zāi)和爆炸發(fā)生，這重要是因為電堆內(nèi)部氫氣的量并不大，而且氫氣閥門可以迅速被切斷。
所以，燃料動力電池汽車只有在遭受重大交通事故或者應(yīng)力疲勞導(dǎo)致儲氫瓶破損氫氣泄漏的情況下，才有可能引發(fā)諸如爆炸這樣的重大安全問題。
"氫氣泄露積累到爆炸下限濃度要將近10秒的時間，在氫氣傳感器的警報下乘客有一定的逃離時間。加上氫氣的特點是非常輕，泄漏之后迅速上升，在通風(fēng)良好的環(huán)境下很難發(fā)生爆炸。"董輝解釋道，氫氣灌在使用之前都是要進行火燒、槍擊等試驗，合格之后才能使用，相關(guān)于鋰離子電池汽車，燃料電動汽車在安全性能上更勝一籌。
（二）能量密度的較量
眾所周知，當前新能源汽車大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化所面對的第一大障礙，就是續(xù)航里程。續(xù)航里程是由動力鋰電池系統(tǒng)所能夠釋放出來的電能決定的，近期政府提出一個"硬性指標"，就是到2020年，在滿足安全性及其它技術(shù)指標前提下，鋰離子電池能量密度需達到350Wh/Kg。
據(jù)獲悉，要想使鋰離子電池成為"真正"的高能量密度電池僅有兩條道路：提高電池工作電壓或者提高正負極材料的比容量。要想在能量密度上"突飛猛進"，鋰離子電池的下一個突破點，可能在于做全固態(tài)鋰離子電池。
而針對燃料動力電池能量密度，董輝表示，"燃料動力電池是一種將存在于燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進燃料動力電池，電就被生產(chǎn)出來。從外表上看有正負極和電解質(zhì)等，像一個蓄電池，但實質(zhì)上它不能‘儲電’而是一個‘發(fā)電廠’"。
由此可見，燃料動力電池的能量密度并不取決于燃料動力電池電堆本身，而取決于其攜帶的氫氣重量。而關(guān)于一個功率一定的燃料動力電池系統(tǒng)，其能量密度實際上是由儲氫系統(tǒng)的儲氫質(zhì)量/體積百分比決定的。同等條件下，想要提高FC-EV續(xù)航里程必須采用更高效率的儲氫系統(tǒng)。
"TSLA電池能量密度是170Wh/Kg，目前鋰離子可以做到220Wh/Kg左右，CATL稱將會推出能量密度為300Wh/Kg的鋰離子電池。而燃料動力電池可以很輕松達到600Wh/Kg，并且今后有望突破1000Wh/Kg。"易津資本投資經(jīng)理周道武提道。
（三）鋰離子電池倍率和燃料快充問題
關(guān)于鋰離子電池汽車而言，充電時間長成為阻礙其推廣的重要因素之一，因此"快充"技術(shù)也成為眾多鋰離子電池廠研究的重要方向。TSLA85千瓦時電池使用超級充電站40分鐘可充80%，保時捷也開發(fā)出800V快速充電技術(shù)，在15分鐘內(nèi)將MissionE電池充到80%。
快充固然很受用，但也引來弊端。董輝表示，"充電時間大大縮減，也在不斷地挑戰(zhàn)著電池材料和電池設(shè)計的物理極限，甚至是威脅著電池的壽命"。
除了快充之外，換電模式也是不錯的選擇，但將動力鋰電池設(shè)計成可插拔式會帶來整車結(jié)構(gòu)強度問題以及電氣絕緣方面的難題，當然還有尚未統(tǒng)一的電池標準。
在鋰離子電池在排除萬難解決充電問題的時候，燃料動力電池卻可以輕輕松松的加注氫氣。幾乎所有的燃料電動汽車都可以實現(xiàn)在三分鐘之內(nèi)加滿氫氣，這關(guān)于鋰離子電動汽車來說是"可望而不可即"的事情。
值得一提的是，得益于獨特的開放式工作原理，燃料動力電池可同時兼?zhèn)涓吣芰亢透吖β实奶匦?，這正是當下汽車對動力系統(tǒng)的最基本技術(shù)要求。
燃料動力電池發(fā)展為何受阻
從當前的國內(nèi)市場發(fā)展來看，鋰離子電池汽車的發(fā)展已經(jīng)成為一個體系，而燃料電動汽車僅停留在研發(fā)階段，產(chǎn)業(yè)方面幾乎一片空白。而最重要的原因是，鋰離子電池汽車相關(guān)于燃料電動汽車來說，其最大的優(yōu)勢就是成本低，不論是科研成本還是汽車造價成本都更具有優(yōu)勢。
在實地測量燃料電動汽車的經(jīng)濟性時，計算得出每跑1KM要花費0.6元左右；而鋰離子電池汽車只需不到0.1元。相差如此懸殊，消費者自然會選擇低成本的鋰離子電池汽車作為出行工具。
在造車方面，2013年韓國現(xiàn)代下線的全球首款量產(chǎn)版氫燃料電動汽車ix35FCV，其最初售價高達85.5萬人民幣，這個價格可以買一輛非常"牛逼"的TSLA了，一般平民百姓如何消費的起？再比較一下國內(nèi)的比亞迪電動汽車大多在20幾萬之間，鋰離子電池汽車的價格優(yōu)勢可見一斑。
為何燃料電動汽車會貴到"令人發(fā)指"的地步？據(jù)周道武介紹，燃料動力電池昂貴重要有三個原因：①使用碳載鉑催化劑，②隔膜被國外一兩家隔膜公司壟斷，③極板等小批量制作成本高。要想解決燃料電動汽車造價問題，首先得找到替代鉑金屬的材料，或者最大限度地降低鉑金屬使用量，從而降低成本。
"目前來看，燃料動力電池技術(shù)已經(jīng)基本成熟，阻礙其大規(guī)模應(yīng)用的重要原因是成本高和配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不完善。"周道武表示，一個普通的燃料電動汽車充電站所需成本在100-200萬美元之間，而鋰離子電池汽車充電站僅需10萬美元。
據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全球有超過200座加氫站投入實際使用，還有百余座正在籌建，這些加氫站大部分位于日本、德國和美國加州。我國僅在北京和上海各有一座示范加氫站。
"燃料動力電池只有大規(guī)模應(yīng)用才會進一步降低成本，形成一個良性循環(huán)。燃料動力電池的推動涉及很多方面，制氫（提純）、儲氫、運輸、加氫站等，這個過程比鋰離子電池汽車復(fù)雜，并且要的資金也更多。"董輝表示，政府的推動用途非常重要，國外燃料動力電池汽車的成功應(yīng)用也將會給國內(nèi)資本和政府決策很好的引導(dǎo)用途。
"氫氣供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和燃料動力電池的大規(guī)模應(yīng)用是相輔相成的，產(chǎn)業(yè)鏈的各方面都相互牽制相互促進。如工業(yè)廢氫將是很好的氫氣來源，但公司花錢提純后使用端沒打通，不能形成一個有價值的閉環(huán)，公司只能選擇將廢氫直接排放。"周道武認為，大規(guī)模資本流入才能撬動這樣大的一個產(chǎn)業(yè)。而在此之前，基礎(chǔ)研究仍是非常重要的事情，開發(fā)低成本的催化劑、新型儲氫材料等都會在一定程度加速氫燃料動力電池的進程。
