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锂电池和氢燃料电池哪种更适合新能源汽车?

来源:宝鄂实业    2019-04-17 10:09    点击量:
日本正致力于在2020年东京奥运会之前创建“氢能社会”,普及氢能燃料电池,丰田、本田等大型日本汽车产业正陆续推出氢燃料电池车,并在日本及欧洲国家得到推广。
 
日前,本田的全新燃料电池车Clarity Fuel Cell正式在日本上市(如下图),这款拥有750公里最大续航里程的车型售价约合44万元人民币。
 
问题来了......现在国际上动力电池的主流还是锂电池,氢燃料电池锂电池相比孰优孰劣?未来动力电池的发展路线又将是怎样的?
 
 
燃料电池在更高的能量密度以及快速充电上有优势,可随充随用。“但是氢燃料电池也有劣势,比如在汽车突然加速变功的过程中,不能快速加速,同时能量不能回收。”清华大学化学系教授邱新平告诉记者。
 
氢燃料电池的寿命,国际上最好的在5000小时。理想状况下,以一辆车百公里时速计,可行使5000小时,里程即为50万公里。“在使用过程中燃料电池的性能会衰减,不洁空气污染催化剂将影响寿命。” 邱新平称。
 
在安全性上,氢燃料电池也并非完美无瑕,可能会发生泄漏爆炸,且爆炸的威力很大。“尤其要做好全面系统的防护,要考虑到任何恶劣条件状况,防患于未然。” 邱新平进一步表示,“就成本而言,氢燃料电池并不便宜,贵就贵在关键部件,如全氟膜、铂催化剂等。”
 
中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙在接受《中国能源报》记者采访时表示:“不管是在基础研究还是产业化中,日本燃料电池都是发展比较快的,尽管相比10年前已经下降了80%之多,但是目前的价格还是偏高。此外,建设加氢站建设成本也不低,还要考虑运输成本、建设成本以及气体安全性等各方面因素。” 
 
相比之下,虽然目前的锂电池在能量密度和快速充电上,与氢燃料电池相比存在差距,但在快速变功上拥有优势。同时,随着“到2020年动力电池模块的能量密度达到300瓦时/千克”被政府和业界作为下一段发展目标提出,各方也在致力于提高锂电池的能量密度。
 
不可否认,现在锂电池存在安全性隐患。“但是,随着人们对锂电安全认识的深入,在电池单体技术、电池系统等多层面对电池进行防护管理,在3-5年内解决锂电池安全问题,我们有信心。” 邱新平说。
 
据记者了解,锂电池除了在上述硬件性能上有待突破,在软件的电池管理系统(BMS)也落后于国际同行。以特斯拉电动车为例,其电池管理系统最多可串联起8000多节锂离子电池,保持电池的一致性、稳定性和充放电的安全性,所以特斯拉的续航里程可以达到350公里。而目前国内的电池系统最多也就串联起2000多节。在系统集成技术上的差距也需努力追赶。
 
 
为推动中国动力电池取得革命性突破,2月下旬工信部表示,将投资5亿元、联合9家企业组建动力电池研究院。
 
那么未来中国动力电池的技术路线是什么?
 
此前不少接受记者采访的专家认为,考虑到电池行业周期长,技术累积和突破需要较长时间。“因此动力电池要取得革命性突破,难度不小。预计5-10年内还将以锂电池为主,向第三代锂离子电池发展。” 
 
 “今后10年内,不管是锂电池还是燃料电池都有机会,5-10年内还将以锂电池为主,如锂硫、锂空电池是未来研究的方向,需在负极材料、正极材料以及电解质上下功夫。20年之后,我个人认为燃料电池将成为大趋势。”邱新平表示。
 
 “尽管氢燃料电池在日本成本降低很多,性能提高了不少,但从研发层面而言,国内的技术积累还是存在不小的差距。”中科院电工所储能技术研究组组长陈永翀对记者坦言,“现在讨论未来动力电池的技术发展路线,更多的还是局限在电池材料的选择上,如磷酸铁锂、三元锂等,但这不能在根本上解决问题,应立足于电池的大结构研究,立足于安全性大幅提升、成本大幅下降、系统循环寿命大幅延长上,开发新型动力电池。”
 
 “未来动力电池的技术路线还是要根据市场来定,只要是安全快充、成本低、寿命长的电池都应该鼓励发展。” 同时,陈永翀进一步表示,“我们要立足基础科学,看准方向后持续研发,不要忽冷忽热,也不能随风倒,从技术研发到产品实现是一个日积月累的过程。”
 
 
 
近两年随着我国新能源汽车呈井喷式发展,带动了动力锂电池需求快速增长。以2015 年为例,全年累计生产新能源汽车37.9万辆,同比增长4 倍。根据中国化学与物理电源行业协会以及各公司公告统计数据显示,2015 年国内动力电池产量约16吉瓦时,预计今明两年新投产能20吉瓦时,2016 年年末将达到32吉瓦时。
 
与电动汽车的火爆相呼应的是,中国已经成为全球第三大动力电池产地。
 
动力锂电池产业链成为2015年募投最为密集的领域,比亚迪、杉杉股份、德尔家居、大东南、赢合科技等上市公司纷纷定增投入锂电池产业链,动力锂电池产能极大扩充。
 
 “目前我们正在进行锂电分拆,准备单独上市。”记者从天能集团获悉,“‘十三五’期间,天能也在努力将锂电池的能量密度提升至300-400瓦时每千克。同时在充电时间、安全性上进一步提升。”
 
同时,国际动力锂电池巨头也纷纷进军中国。仅在2015年,就有三星SDI在西安建厂、 LG化学在南京建厂以及松下在大连建厂等。
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