锂电池技术突破的几个关键点，掌握了就能引领市场？
来源：宝鄂实业
2019-04-06 21:22
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2018年，国内在示范运行层面已经行动起来，比如上海方面表示，准备投入400～500辆商用车示范运行，还要建立动力系统及零部件研发平台、氢能产业公共服务平台、燃料电池车运营保养中心三个平台。在河北省张家口，有74辆燃料电池车开始示范运行，其运行的意义在于证明寒冷条件下运行的燃料电池车只要解决了启动问题，会比锂电池车更具优越性，可以避免像 电池受温度影响比较大的短板。
在企业层面，截至2018年，共有57家企业86个车型入选工信部销售目录，其中亿华通有23款、广东国鸿有20款，亿华通与神力合作研制了3种类型的燃料电池发动机，功率从30千瓦到60千瓦，都已实现装车示范运行。宇通客车已经开发了三代燃料电池车，在郑州开始示范运行。国鸿氢能引进巴拉德技术后，已经能够推出30～80千瓦的燃料电池电堆，在广东省云浮市装载了70辆燃料电池大巴车投入运行。
截至2018年底，我国共有2400多辆燃料电池车在运行，但运营加氢设施与国外差距较大。从世界范围来看，截至2017年底，全球运行的加氢站有328座，亚洲119座，欧洲139座，北美68座，南美1座，澳洲1座。其中，日本第一，91座；德国第二，45座；美国第三，40座。到2018年7月，我国共建成加氢站12座并投入运营，在建的加氢站有33座，距离2020年目标建成100座还相差较大。
电堆、系统需两手抓
2018年12月初，科技部发布《2019氢能等9大重点专项申报指南征求意见稿》明确提出，将对氢能与燃料电池关键零部件进行攻关。
目前，虽然燃料电池汽车整体应用性能，包括续驶里程、舒适性、加氢时间、低温适应性，基本都达到了燃油汽车的水平，但面临的问题是没有大批量的生产线，成本比较高，还要受加氢站的制约。这就需要尽快提高燃料电池体积、重量比功率，为燃料电池商用车应用降低成本，为燃料电池乘用车应用打好基础。
要想降低燃料电池发动机的成本，特别是电堆成本，首先要研究提高单体电池的比功率，降低化学极化、欧姆极化和传质极化。同时，燃料电池的寿命是电堆和系统双方配合的结果，所以同时加强电堆部分、系统部分关键部件的研发是今后努力的方向。具体措施包括：
首先，完善燃料电池发动机产业链，尽快实现电池关键材料如电催化剂，质子交换膜、MEA、双极板等批量生产，为降低电堆成本和提高电堆一致性奠定基础。例如，建立扩散层碳纸、催化剂、质子交换膜、电极、MEA生产线等，研发生产空压机、氢气循环泵等。
其次，提高燃料电池电堆的体积、重量比功率，为开发乘用车奠定基础。开拓燃料电池商用车市场也需要研发高体积、重量比功率的燃料电池电堆。这不仅是为了实现产品体积小的需求，更是为了降低产品成本。要想提高燃料电池电堆体积、重量比功率，核心是要提高电堆工作电流密度。目前，国内燃料电池电堆单池额定工况的工作电流密度已从每平方厘米0.5～1安培提高到了2～3安培，已经有很大的进步。但要改进燃料电池电堆，电堆的工作电力密度要提高，包括制备零部件的一致性和组装工艺的一致性，否则单片电压提再高也没有用。
在企业层面，截至2018年，共有57家企业86个车型入选工信部销售目录，其中亿华通有23款、广东国鸿有20款，亿华通与神力合作研制了3种类型的燃料电池发动机，功率从30千瓦到60千瓦，都已实现装车示范运行。宇通客车已经开发了三代燃料电池车，在郑州开始示范运行。国鸿氢能引进巴拉德技术后，已经能够推出30～80千瓦的燃料电池电堆，在广东省云浮市装载了70辆燃料电池大巴车投入运行。
截至2018年底，我国共有2400多辆燃料电池车在运行，但运营加氢设施与国外差距较大。从世界范围来看，截至2017年底，全球运行的加氢站有328座，亚洲119座，欧洲139座，北美68座，南美1座，澳洲1座。其中，日本第一，91座；德国第二，45座；美国第三，40座。到2018年7月，我国共建成加氢站12座并投入运营，在建的加氢站有33座，距离2020年目标建成100座还相差较大。
电堆、系统需两手抓
2018年12月初，科技部发布《2019氢能等9大重点专项申报指南征求意见稿》明确提出，将对氢能与燃料电池关键零部件进行攻关。
目前，虽然燃料电池汽车整体应用性能，包括续驶里程、舒适性、加氢时间、低温适应性，基本都达到了燃油汽车的水平，但面临的问题是没有大批量的生产线，成本比较高，还要受加氢站的制约。这就需要尽快提高燃料电池体积、重量比功率，为燃料电池商用车应用降低成本，为燃料电池乘用车应用打好基础。
要想降低燃料电池发动机的成本，特别是电堆成本，首先要研究提高单体电池的比功率，降低化学极化、欧姆极化和传质极化。同时，燃料电池的寿命是电堆和系统双方配合的结果，所以同时加强电堆部分、系统部分关键部件的研发是今后努力的方向。具体措施包括：
首先，完善燃料电池发动机产业链，尽快实现电池关键材料如电催化剂，质子交换膜、MEA、双极板等批量生产，为降低电堆成本和提高电堆一致性奠定基础。例如，建立扩散层碳纸、催化剂、质子交换膜、电极、MEA生产线等，研发生产空压机、氢气循环泵等。
其次，提高燃料电池电堆的体积、重量比功率，为开发乘用车奠定基础。开拓燃料电池商用车市场也需要研发高体积、重量比功率的燃料电池电堆。这不仅是为了实现产品体积小的需求，更是为了降低产品成本。要想提高燃料电池电堆体积、重量比功率，核心是要提高电堆工作电流密度。目前，国内燃料电池电堆单池额定工况的工作电流密度已从每平方厘米0.5～1安培提高到了2～3安培，已经有很大的进步。但要改进燃料电池电堆，电堆的工作电力密度要提高，包括制备零部件的一致性和组装工艺的一致性，否则单片电压提再高也没有用。
