鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：364次 | 2022年09月02日
看上去很美 燃料動(dòng)力鋰電池汽車為什么叫好不叫座？
目前，新能源汽車技術(shù)重要集中在兩個(gè)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(dòng)力電池汽車，如前幾年韓國(guó)現(xiàn)代造出了全球首款量產(chǎn)版氫燃料電動(dòng)汽車ix35FCV。
作為全球電動(dòng)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(dòng)汽車技術(shù)路線上和我國(guó)并不一致，他們的主流方向在燃料動(dòng)力電池方面。在2014年十二月，豐田正式推出全燃料動(dòng)力電池電動(dòng)汽車Mirai；本田也將在今年推出新一代燃料動(dòng)力電池汽車FCVClarity。
關(guān)于鋰離子電池汽車和燃料動(dòng)力電池汽車的路線之爭(zhēng)由來(lái)已久，那么鋰離子電池和燃料動(dòng)力電池到底哪種動(dòng)力系統(tǒng)更加合適未來(lái)的電動(dòng)汽車行業(yè)？他們各自的優(yōu)劣勢(shì)在哪里？
燃料動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)
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(biāo)中，最核心的要素是安全性。然而今年以來(lái)，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(guò)程中，安全性的問(wèn)題已日漸凸顯。
據(jù)了解，目前加強(qiáng)鋰離子動(dòng)力鋰電池安全性重要通過(guò)熱控制技術(shù)（pTC電極）、正負(fù)極表面陶瓷涂層、過(guò)充保護(hù)添加劑、采用電壓敏感隔膜以及阻燃性電解液等方式，來(lái)改善鋰電的安全性。
嚴(yán)格意義上說(shuō)，這些措施都不可能從根本上解決鋰離子動(dòng)力鋰電池的安全性問(wèn)題，從目前情況來(lái)看鋰離子動(dòng)力鋰電池在安全性問(wèn)題上還沒(méi)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(dòng)力鋰電池安全性問(wèn)題。
相關(guān)于鋰離子電池，燃料動(dòng)力電池的安全性則明顯較高。據(jù)國(guó)外的綜合測(cè)試結(jié)果表明，即使是在工作狀態(tài)下對(duì)燃料動(dòng)力電池堆進(jìn)行穿刺短路，也不會(huì)引起電堆火災(zāi)和爆炸發(fā)生，這重要是因?yàn)殡姸褍?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(dòng)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(chǔ)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(wèn)題。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
氫氣泄露積累到爆炸下限濃度要將近10秒的時(shí)間，在氫氣傳感器的警報(bào)下乘客有一定的逃離時(shí)間。加上氫氣的特點(diǎn)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(jìn)行火燒、槍擊等試驗(yàn)，合格之后才能使用，相關(guān)于鋰離子電池汽車，燃料電動(dòng)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(dāng)前新能源汽車大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化所面對(duì)的第一大障礙，就是續(xù)航里程。續(xù)航里程是由動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)所能夠釋放出來(lái)的電能決定的，近期政府提出一個(gè)硬性指標(biāo)，就是到2020年，在滿足安全性及其它技術(shù)指標(biāo)前提下，鋰離子電池能量密度需達(dá)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(fù)極材料的比容量。要想在能量密度上突飛猛進(jìn)，鋰離子電池的下一個(gè)突破點(diǎn)，可能在于做全固態(tài)鋰離子電池。
而針對(duì)燃料動(dòng)力電池能量密度，董輝表示，燃料動(dòng)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(jìn)燃料動(dòng)力電池，電就被生產(chǎn)出來(lái)。從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等，像一個(gè)蓄電池，但實(shí)質(zhì)上它不能‘儲(chǔ)電’而是一個(gè)‘發(fā)電廠’。
由此可見，燃料動(dòng)力電池的能量密度并不取決于燃料動(dòng)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(gè)功率一定的燃料動(dòng)力電池系統(tǒng)，其能量密度實(shí)際上是由儲(chǔ)氫系統(tǒng)的儲(chǔ)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(chǔ)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(huì)推出能量密度為300Wh/Kg的鋰離子電池。而燃料動(dòng)力電池可以很輕松達(dá)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(wèn)題
關(guān)于鋰離子電池汽車而言，充電時(shí)間長(zhǎng)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(shí)電池使用超級(jí)充電站40分鐘可充80%，保時(shí)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(lái)弊端。董輝表示，充電時(shí)間大大縮減，也在不斷地挑戰(zhàn)著電池材料和電池設(shè)計(jì)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(cuò)的選擇，但將動(dòng)力鋰電池設(shè)計(jì)成可插拔式會(huì)帶來(lái)整車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問(wèn)題以及電氣絕緣方面的難題，當(dāng)然還有尚未統(tǒng)一的電池標(biāo)準(zhǔn)。
在鋰離子電池在排除萬(wàn)難解決充電問(wèn)題的時(shí)候，燃料動(dòng)力電池卻可以輕輕松松的加注氫氣。幾乎所有的燃料電動(dòng)汽車都可以實(shí)現(xiàn)在三分鐘之內(nèi)加滿氫氣，這關(guān)于鋰離子電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)是可望而不可即的事情。
值得一提的是，得益于獨(dú)特的開放式工作原理，燃料動(dòng)力電池可同時(shí)兼?zhèn)涓吣芰亢透吖β实奶匦?，這正是當(dāng)下汽車對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的最基本技術(shù)要求。
燃料動(dòng)力電池發(fā)展為何受阻
從當(dāng)前的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)發(fā)展來(lái)看，鋰離子電池汽車的發(fā)展已經(jīng)成為一個(gè)體系，而燃料電動(dòng)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(dòng)汽車來(lái)說(shuō)，其最大的優(yōu)勢(shì)就是成本低，不論是科研成本還是汽車造價(jià)成本都更具有優(yōu)勢(shì)。
在實(shí)地測(cè)量燃料電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)性時(shí)，計(jì)算得出每跑1KM要花費(fèi)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(fèi)者自然會(huì)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(guó)現(xiàn)代下線的全球首款量產(chǎn)版氫燃料電動(dòng)汽車ix35FCV，其最初售價(jià)高達(dá)85.5萬(wàn)人民幣，這個(gè)價(jià)格可以買一輛非常牛逼的TSLA了，一般平民百姓如何消費(fèi)的起？再比較一下國(guó)內(nèi)的比亞迪電動(dòng)汽車大多在20幾萬(wàn)之間，鋰離子電池汽車的價(jià)格優(yōu)勢(shì)可見一斑。
為何燃料電動(dòng)汽車會(huì)貴到令人發(fā)指的地步？據(jù)周道武介紹，燃料動(dòng)力電池昂貴重要有三個(gè)原因：①使用碳載鉑催化劑，②隔膜被國(guó)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(dòng)汽車造價(jià)問(wèn)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(lái)看，燃料動(dòng)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(gè)普通的燃料電動(dòng)汽車充電站所需成本在100-200萬(wàn)美元之間，而鋰離子電池汽車充電站僅需10萬(wàn)美元。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全球有超過(guò)200座加氫站投入實(shí)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(guó)和美國(guó)加州。我國(guó)僅在北京和上海各有一座示范加氫站。
燃料動(dòng)力電池只有大規(guī)模應(yīng)用才會(huì)進(jìn)一步降低成本，形成一個(gè)良性循環(huán)。燃料動(dòng)力電池的推動(dòng)涉及很多方面，制氫（提純）、儲(chǔ)氫、運(yùn)輸、加氫站等，這個(gè)過(guò)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(dòng)用途非常重要，國(guó)外燃料動(dòng)力電池汽車的成功應(yīng)用也將會(huì)給國(guó)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(dòng)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(jìn)。如工業(yè)廢氫將是很好的氫氣來(lái)源，但公司花錢提純后使用端沒(méi)打通，不能形成一個(gè)有價(jià)值的閉環(huán)，公司只能選擇將廢氫直接排放。周道武認(rèn)為，大規(guī)模資本流入才能撬動(dòng)這樣大的一個(gè)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(chǔ)氫材料等都會(huì)在一定程度加速氫燃料動(dòng)力電池的進(jìn)程。
