国内企业能造出续航强劲燃料电池吗？简述燃料电池突破续航瓶颈
来源：宝鄂实业
2019-04-16 21:15
点击量：次
特斯拉宣称的能量密度最高的锂离子电池，在业界专家眼里也并非尽善尽美。
中国工程院院士杨裕生在多个场合强调，不断地提高电池的比能量是一条非常危险的路。
此前，中国科协主席万钢曾公开表示，从市场上看，续驶里程确实是电动汽车技术进步的重要标志，但它的实现并非是简单增加车载电池量就能解决。
"电池的能量密度越大，单位体积内存储的电量就越大，电池能量密度和装载量决定电动汽车的续航。过去十几年间，电池能量密度的提升，主要就是靠电池材料本身的技术进步及电池中活性物质占比的提升来实现。"合肥国轩高科动力能源有限公司工程研究院副院长杨续来表示，通过增大电池尺寸降低壳体等辅材的重量，也能达到电池能量密度提升的效果。
对担负着国家弯道超车使命的新能源产业而言，动力电池的重要性不言而喻。不少业内人士坦承，动力电池是新能源汽车的心脏，新能源汽车能走多远，主要取决于动力电池。
值得注意的是，根据《中国制造2025》动力电池发展规划：到2020年，国产电池能量密度将达到300瓦时/公斤。专家认为，我国在积极推动高比能量电池的发展，但电池的安全和比能量的关系问题依然值得研究。
技术虽有难题本土企业也能生产
业内专家表示，不仅是特斯拉的电池系统控制能力，整车设计也并非大多数中国车企短期内能模仿和超越的。那么，中国本土企业能造出如特斯拉般续航强劲的三元锂电池吗?
在电池的四大主材——正极材料、负极材料、电解液和隔膜中，正极材料不但占到成本的40%，且直接决定电芯的能量密度。根据正极材料技术路线，动力电池可主要分为磷酸铁锂、三元锂(NCA/NCM)和锰酸锂电池三类。
根据正极材料的构成，三元锂电池分为NCA和NCM两类。NCM是指正极材料由镍钴锰三种材料按一定比例组合而成，而NCA的正极材料是由镍钴铝构成。特斯拉此次宣称的强劲续航电池属于三元锂NCA电池。
业内人士表示，NCA的生产工艺条件更为苛刻，制作工艺存在门槛。更重要的是，NCA材料的技术壁垒也很高，目前产能主要集中在日韩，我国量产较少。
"NCA电池在国内也可以做，去年国内某重点材料企业给日本松下供货1000多吨。"上述业内人士说。
但据记者了解，国内NCA材料及其电池的产业化开发起步较晚，目前有多家企业开始中试和小批量试产，还有一些技术问题需要解决，并没有形成批量生产及销售。同时，生产材料受限，国外NCA材料市场主要为住友金属、日本化学产业株式会社等垄断。
业内人士分析说，NCA电池在中国未能大量生产的深层次原因还在于，由于热稳定性较差导致电池的安全性下降，电池生产企业和终端产品用户对NCA电池的安全性心存顾虑，这需要从电芯设计、电源系统设计、电源使用等环节进行系统可靠的安全设计。而从加工角度来说，NCA电池需要纯氧环境、加工成本较高，在电池生产全过程均要控制湿度在10%以下，这些对国内企业都存在很大挑战。
基于技术、成本和补贴的因素，中国主要选择了NCM路线，但这也并不代表NCA路线没有新机会。
成本影响市场特斯拉未必是标杆
尽管中国本土企业并不是造不出三元锂电池，但特斯拉挑战极限的三元锂电池，并不一定是我国新能源汽车电池研究、生产的唯一目标。
数据显示，从不同电池材料类型来看，2017年1—12月三元锂电池装机量为16.04千兆瓦时，占比为44.01%;磷酸铁锂电池装机量为17.97千兆瓦时，占比为49.29%;锰酸锂电池装机量为1.48千兆瓦时，占比为4.06%……
业内人士告诉记者，在国家政策主导和市场环境加持下，我国锂电池技术路线为磷酸铁锂和三元锂电池并重。然而，即便在三元锂电池的技术路线发展上，国内动力电池制造厂家的选择也有侧重，选择NCM路线者众，而鲜有选择特斯拉使用的NCA路线者。
NCA电池已经大规模、成熟量产，且得到商业上的验证；而高能量密度的NCM电池，目前还未大规模量产。业界专家表示，两者性能上比较接近，但高能量密度的NCM价格略便宜。所以，从性价比而言，NCM更符合我国市场。
"从某种意义上来说，其实是磷酸铁锂成就了中国的新能源汽车。从成本角度来说，磷酸铁锂更占优势，我们预测将来磷酸铁锂电池市场空间应该比三元锂电池更大。"杨续来告诉科技日报记者，现阶段三元锂电池的发展趋势，得益于国家政策导向对高比能量电池的要求，要求电池能量密度高、续航里程远。当然，三元锂电池拥有更高的比能量和比功率，更符合乘用车的需求，但将来未必一定是市场主流。
伴随着燃料电池技术的突破，续航短、补给难等新能源汽车发展的瓶颈有望得到突破，燃料电池车也有望成为整个行业新的增长极。
燃料电池，通俗理解就是将燃料的化学能转化为电能的装置，其燃料分为氢气、甲醇、乙醇、甲烷等。目前国际国内相对主流的是氢燃料电池，就是用氢气作为燃料，既代替石油，也代替现在的锂电池，用燃料电池代替发动机。
中国官方对燃料电池的研发一直给予较大的支持力度。早在2015年，官方就在高级别会议上明确表示要支持动力电池、燃料电池汽车等研发。而近年来，燃料电池车的研发也取得一系列进展。
首先是一系列的技术升级。科力远2017财报显示，过去一年科力远所属国家研究中心在燃料电池膜电极、燃料电池大巴示范运行等项目上取得重大进展，各项指标和性能均达到国内领先水平。
其次，在技术突破的同时，行业标准也不断完善。家标准化管理委员会副主任陈洪俊称，下一步国家标委会将紧密围绕氢能与燃料电池产业发展需求，充分发挥标准作为牛鼻子的引导作用，不断健全氢能与燃料电池的标准体系，大力推动标准的应用与实施。
第三，行业从技术研发到市场应用的推进速度也在提升。据介绍，搭载“科力远芯”燃料电池大巴将于6月下旬交付整车，并在6月底在深圳示范上路运行。科力远透露，此次应用的落地，得益于其从2015年就开始进行的燃料电池关键材料和组件国产化研究，以及针对燃料电池专用辅助电源及系统的开发。
在这种情况下，燃料电池车被寄望于成为新能源汽车未来发展新的增长极。
国金证券预判，燃料电池产业链发展良好，国产电堆技术突破，基础设施稳步推进，2017年燃料电池车已有1000辆以上，预计2020年将有万辆以上，全产业链将迎来爆发。
中国工程院院士杨裕生在多个场合强调，不断地提高电池的比能量是一条非常危险的路。
此前，中国科协主席万钢曾公开表示，从市场上看，续驶里程确实是电动汽车技术进步的重要标志，但它的实现并非是简单增加车载电池量就能解决。
"电池的能量密度越大，单位体积内存储的电量就越大，电池能量密度和装载量决定电动汽车的续航。过去十几年间，电池能量密度的提升，主要就是靠电池材料本身的技术进步及电池中活性物质占比的提升来实现。"合肥国轩高科动力能源有限公司工程研究院副院长杨续来表示，通过增大电池尺寸降低壳体等辅材的重量，也能达到电池能量密度提升的效果。
对担负着国家弯道超车使命的新能源产业而言，动力电池的重要性不言而喻。不少业内人士坦承，动力电池是新能源汽车的心脏，新能源汽车能走多远，主要取决于动力电池。
值得注意的是，根据《中国制造2025》动力电池发展规划：到2020年，国产电池能量密度将达到300瓦时/公斤。专家认为，我国在积极推动高比能量电池的发展，但电池的安全和比能量的关系问题依然值得研究。
技术虽有难题本土企业也能生产
业内专家表示，不仅是特斯拉的电池系统控制能力，整车设计也并非大多数中国车企短期内能模仿和超越的。那么，中国本土企业能造出如特斯拉般续航强劲的三元锂电池吗?
在电池的四大主材——正极材料、负极材料、电解液和隔膜中，正极材料不但占到成本的40%，且直接决定电芯的能量密度。根据正极材料技术路线，动力电池可主要分为磷酸铁锂、三元锂(NCA/NCM)和锰酸锂电池三类。
根据正极材料的构成，三元锂电池分为NCA和NCM两类。NCM是指正极材料由镍钴锰三种材料按一定比例组合而成，而NCA的正极材料是由镍钴铝构成。特斯拉此次宣称的强劲续航电池属于三元锂NCA电池。
业内人士表示，NCA的生产工艺条件更为苛刻，制作工艺存在门槛。更重要的是，NCA材料的技术壁垒也很高，目前产能主要集中在日韩，我国量产较少。
"NCA电池在国内也可以做，去年国内某重点材料企业给日本松下供货1000多吨。"上述业内人士说。
但据记者了解，国内NCA材料及其电池的产业化开发起步较晚，目前有多家企业开始中试和小批量试产，还有一些技术问题需要解决，并没有形成批量生产及销售。同时，生产材料受限，国外NCA材料市场主要为住友金属、日本化学产业株式会社等垄断。
业内人士分析说，NCA电池在中国未能大量生产的深层次原因还在于，由于热稳定性较差导致电池的安全性下降，电池生产企业和终端产品用户对NCA电池的安全性心存顾虑，这需要从电芯设计、电源系统设计、电源使用等环节进行系统可靠的安全设计。而从加工角度来说，NCA电池需要纯氧环境、加工成本较高，在电池生产全过程均要控制湿度在10%以下，这些对国内企业都存在很大挑战。
基于技术、成本和补贴的因素，中国主要选择了NCM路线，但这也并不代表NCA路线没有新机会。
成本影响市场特斯拉未必是标杆
尽管中国本土企业并不是造不出三元锂电池，但特斯拉挑战极限的三元锂电池，并不一定是我国新能源汽车电池研究、生产的唯一目标。
数据显示，从不同电池材料类型来看，2017年1—12月三元锂电池装机量为16.04千兆瓦时，占比为44.01%;磷酸铁锂电池装机量为17.97千兆瓦时，占比为49.29%;锰酸锂电池装机量为1.48千兆瓦时，占比为4.06%……
业内人士告诉记者，在国家政策主导和市场环境加持下，我国锂电池技术路线为磷酸铁锂和三元锂电池并重。然而，即便在三元锂电池的技术路线发展上，国内动力电池制造厂家的选择也有侧重，选择NCM路线者众，而鲜有选择特斯拉使用的NCA路线者。
NCA电池已经大规模、成熟量产，且得到商业上的验证；而高能量密度的NCM电池，目前还未大规模量产。业界专家表示，两者性能上比较接近，但高能量密度的NCM价格略便宜。所以，从性价比而言，NCM更符合我国市场。
"从某种意义上来说，其实是磷酸铁锂成就了中国的新能源汽车。从成本角度来说，磷酸铁锂更占优势，我们预测将来磷酸铁锂电池市场空间应该比三元锂电池更大。"杨续来告诉科技日报记者，现阶段三元锂电池的发展趋势，得益于国家政策导向对高比能量电池的要求，要求电池能量密度高、续航里程远。当然，三元锂电池拥有更高的比能量和比功率，更符合乘用车的需求，但将来未必一定是市场主流。
伴随着燃料电池技术的突破，续航短、补给难等新能源汽车发展的瓶颈有望得到突破，燃料电池车也有望成为整个行业新的增长极。
燃料电池，通俗理解就是将燃料的化学能转化为电能的装置，其燃料分为氢气、甲醇、乙醇、甲烷等。目前国际国内相对主流的是氢燃料电池，就是用氢气作为燃料，既代替石油，也代替现在的锂电池，用燃料电池代替发动机。
中国官方对燃料电池的研发一直给予较大的支持力度。早在2015年，官方就在高级别会议上明确表示要支持动力电池、燃料电池汽车等研发。而近年来，燃料电池车的研发也取得一系列进展。
首先是一系列的技术升级。科力远2017财报显示，过去一年科力远所属国家研究中心在燃料电池膜电极、燃料电池大巴示范运行等项目上取得重大进展，各项指标和性能均达到国内领先水平。
其次，在技术突破的同时，行业标准也不断完善。家标准化管理委员会副主任陈洪俊称，下一步国家标委会将紧密围绕氢能与燃料电池产业发展需求，充分发挥标准作为牛鼻子的引导作用，不断健全氢能与燃料电池的标准体系，大力推动标准的应用与实施。
第三，行业从技术研发到市场应用的推进速度也在提升。据介绍，搭载“科力远芯”燃料电池大巴将于6月下旬交付整车，并在6月底在深圳示范上路运行。科力远透露，此次应用的落地，得益于其从2015年就开始进行的燃料电池关键材料和组件国产化研究，以及针对燃料电池专用辅助电源及系统的开发。
在这种情况下，燃料电池车被寄望于成为新能源汽车未来发展新的增长极。
国金证券预判，燃料电池产业链发展良好，国产电堆技术突破，基础设施稳步推进，2017年燃料电池车已有1000辆以上，预计2020年将有万辆以上，全产业链将迎来爆发。
