新能源汽车动力电池究竟用锂电池好还是氢燃料电池好？
来源：宝鄂实业
2019-07-05 16:33
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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。
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。”
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国内动力锂电池发展最新情况
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。”锂电池生产技术成熟、产业链完善、可以批量化生产且生产成本低，正处于规模效应扩大阶段。而氢燃料电池制造难度较大，对于质子交换膜、关键材料催化剂、双极板等技术要求高，这些关键技术主要掌握在美国、欧洲、日本手中。
从时间上来看，氢燃料电池只需要3—20分钟；而锂电池充电时间相对较长，大概需要30分钟—3个小时。
从续航里程来看，氢燃料电池轻易可达600km以上，且提升空间大。而锂电池的续航里程为400km左右，续航里程易受环境温度制约，且会出现锂电池老化现象。
从质量能量密度上来看，锂电池能量密度为90到140Wh/kg，三元锂电池理论能量密度是300到350Wh/kg。氢燃料电池作为一种发电装置，能量密度远高于锂离子电池，目前能达到600Wh/kg，理论上限是1到2万Wh/kg，提升空间巨大。
成本角度
目前国内氢燃料电池制造产业链基本处于空白状态，难以实现批量化生产，从而增加成本；除此之外，建设一座加氢能力大于200公斤的加氢站成本在1000多万元以上，虽然国家出台了对“符合国家技术标准且日加氢能力不少于200公斤的新建燃料电池车加氢站，每站奖励400万元”的扶持政策，但高昂的建设成本还是让人望而却步。
此外，两者也都存在一定的安全问题。锂电池存在过充过放的问题，碰撞时电解液泄露容易起火；氢燃料电池储氢罐需要密封，加氢时氢气泄露容易引起燃烧，碰撞时容易氢气泄露。
虽然我国氢能产业发展起步晚，但我国高度重视氢燃料电池汽车的发展，在《中国制造2025》明确提出了燃料电池汽车及其关键部件的技术路线图，对燃料电池关键材料的研发提出了技术目标；随后2016年11月29日，国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》，提出燃料电池汽车要“产业化”，到2020年要实现燃料电池车批量生产和规模化示范应用。目前，国内已形成整车、燃料电池电堆和系统的技术体系，具备小规模产业化条件。2018年，我国氢燃料电池汽车累计生产1619辆，加氢站已建成12座，在建20座。国家将持续加大对燃料电池研发和产业化的支持力度，开展关键材料催化剂、质子交换膜、双极板等关键技术的研发工作，提高电堆产品的性能和寿命，降低成本。
目前锂电池和燃料电池是有望替代石油车的主流技术，两者各有优势，均有巨大的进步空间。国家新材料产业发展战略咨询委员会分析师认为，若锂电池能提升其能量密度，优化循环使用寿命，会更具竞争力；氢燃料电池的核心技术、车辆和加氢站建设的巨大成本、安全等问题依然是产业发展的巨大瓶颈。从环保性和可持续发展的角度看，氢燃料电池比锂电池更有发展前景，但从短期的经济效益来看，发展锂电池比氢燃料电池更具市场竞争力。
