在安全性方面，液態(tài)鋰電池具有本征不安全性，內(nèi)部缺陷及濫用均可能導致起火、爆炸，眾多手機爆炸、電動車起火等事件可以驗證。固態(tài)鋰電池在汽車應用不多，沒有足夠的樣本加以驗證，但基礎(chǔ)試驗證實其安全性大大優(yōu)于液態(tài)鋰電池，其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)能反映其安全性優(yōu)于液態(tài)鋰離子電池（主要基于兩點：1、固體電解質(zhì)化學性質(zhì)穩(wěn)定、不易揮發(fā)、不易燃燒、不存在SEI等不穩(wěn)定成分；2、固體電解質(zhì)在電池內(nèi)部短路時會受熱膨脹，使短路點分開，同時高溫會使電解質(zhì)失效，切斷鋰離子通路）。

 

氫燃料電池本征不安全主要體現(xiàn)在高壓氫氣，高壓氫氣系統(tǒng)失效和濫用，均可能導致安全問題，目前高壓氫氣使用過程中已經(jīng)出現(xiàn)一些安全事故。筆者認為氫燃料電池安全性優(yōu)于液態(tài)鋰離子電池：高壓氫氣具有較高能量，它與電化學反應系統(tǒng)（電堆）是分開的，因此在反應失效時，可以通過各種手段停止供應氫氣，劇烈的化學反應即被阻斷，避免爆炸危險。液態(tài)鋰離子電池能量載體和電化學反應器是合二為一的，一旦電化學反應器破壞，劇烈的化學反應將難以阻止，大概率會發(fā)生爆炸、起火。單獨的高壓氫氣，需要泄露及明火條件，才可能發(fā)生爆炸。高壓氫氣屬于危化品范疇，但通過有效的管控措施，高壓氫氣安全性可以得到有效保障。

 

另外在基礎(chǔ)設施配套方面，存在較大差異。電網(wǎng)如同毛細血管一樣覆蓋了全球經(jīng)濟活躍區(qū)域，電網(wǎng)基本隨處可達，目前國內(nèi)已經(jīng)安裝了近20萬根公共充電樁，主要集中在大中城市。另外大多數(shù)電動車車主配有便攜式充電樁，其數(shù)量遠超20萬。中小功率充電樁價格數(shù)千元，即使大功率充電樁價格也僅僅數(shù)萬元，因此其價格不能構(gòu)成構(gòu)成充電樁建設的障礙。加氫站建設，若采取氫氣管網(wǎng)輸送，管網(wǎng)建設將是一項浩大工程，若采取車輛運送，需要投入大量專用車輛進行運輸，且需要特殊安全監(jiān)管。另外一座小型加氫站，設備投入成本至少數(shù)百萬元。若采取分布式電解制氫，一方面設備投入成本將遠遠超過同規(guī)模充電站成本，且氫氣使用成本將大幅高于直接充電（后面將加以說明）?？傮w來看，氫燃料電池基礎(chǔ)設施建設難度遠遠大于充電設施建設，基礎(chǔ)設施建設也是氫燃料電池汽車發(fā)展主要障礙之一。

 

在電池系統(tǒng)成本方面，氫燃料電池與固態(tài)鋰電池存在較大差異。為了便于比較、簡化分析，以固態(tài)鋰電池和氫燃料電池目前市場應用情況進行比較。固態(tài)鋰電池并非新興技術(shù)，早在2000年代，多家企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出微型固態(tài)鋰電池。由于其結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，其在有源芯片，微型醫(yī)療設備、消費電子領(lǐng)域有廣泛應用。如Cymbet成立如2000年，其主要產(chǎn)品為固態(tài)鋰電池廣泛應用于微型芯片、醫(yī)用設備、消費電子等領(lǐng)域。獲得軟銀資本投資的臺灣輝能科技主要產(chǎn)品仍然面向特殊類型消費類電子產(chǎn)品（目前正在嘗試向電動汽車等大型設備領(lǐng)域擴張）。最近幾年多家廠商開始加速布局車用固態(tài)鋰電池，而早期的應用集中在小型甚至微型設備領(lǐng)域，固態(tài)鋰電池因結(jié)構(gòu)簡單，在小型設備領(lǐng)域具有天然優(yōu)勢。

 

反觀氫燃料電池，其早期的應用可以追溯到阿波羅飛船供電系統(tǒng)，2000年代之后其應用開始在家用發(fā)電、新能源汽車領(lǐng)域滲透。由于氫燃料電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，制造成體積和功率較大的設備較為容易，其在大型設備應用領(lǐng)域更具有天然優(yōu)勢，而微型化、小功率似乎并不是氫燃料電池所擅長的領(lǐng)域。如上圖，固態(tài)鋰電池與氫燃料電池在成本上的差異,決定了其產(chǎn)品應用場景存在一定差異，固態(tài)鋰電池在短續(xù)航車輛、輕型車領(lǐng)域更具有優(yōu)勢，而氫燃料電池在大型車、長續(xù)航車輛領(lǐng)域更具優(yōu)勢?？梢灶A見的是，在二者成本低于某一零界點的時，固態(tài)鋰電成本會更低，高于這一零界點時，燃料電池成本更低。筆者認為，如果氫燃料電池和固態(tài)鋰電池都能大規(guī)模應用于新能源汽車，二者應用領(lǐng)域仍存在一定差異化。

 

從能源效率角度分析，固態(tài)鋰電池具有更高效率。以目前最為關(guān)注的能源使用途徑為例，比較使用氫燃料電池和固態(tài)鋰電池哪一種具有更高能源利用效率。煤制氫是目前所業(yè)內(nèi)比較認可的制氫方案，其熱轉(zhuǎn)換效率為75%，而氫燃料電池發(fā)電效率理論雖然高達90%，但由于電化學反應存在極化，內(nèi)部電阻等影響，豐田Mirai的燃料電池效率也僅55%，因此從煤炭到車輪的效率僅41%。在在計算時忽略了氫氣壓縮消耗能量約20%，儲運等過程的能量消耗至少也要占5%，考慮這些過程，預計能量總效率31%左右。

 

通過固態(tài)鋰電池，煤炭到車輪等效率可達35%，具體分析如下。100MW以上的發(fā)電效率基本超過40%，而采用高溫超臨界技術(shù)發(fā)電效率接近50%。鋰離子電池儲電效率約為95%。因此采用固態(tài)鋰電儲電總效率38%，另外電網(wǎng)輸配電損失7%左右，扣除損失后，總熱效率可達35%。雖然此處分析較為簡略，但已經(jīng)考慮了主要影響方面，這能為我們初步判斷提供基本參考。

另外有氫能行業(yè)人士認為富余光伏、風電電解制氫是非常有優(yōu)勢的，能夠大規(guī)模存儲氫氣。但從能量損耗角度來看，采用儲能電池技術(shù)的能源效率大大高于電解制氫的效率。筆者認為氫燃料電池發(fā)電能源效率低于儲能電池技術(shù)能源效率。

三、產(chǎn)業(yè)鏈分析

 

產(chǎn)業(yè)鏈專業(yè)化分工可作為產(chǎn)業(yè)技術(shù)成熟度重要判斷依據(jù)，我們借此來分析兩種技術(shù)路線發(fā)展階段差異。氫燃料電池上游零部件行業(yè)已經(jīng)基本形成了專業(yè)化發(fā)展格局，離子交換膜、催化劑、雙極板、擴散層、壓縮機、儲氫罐、電堆集成等均有專業(yè)化制造商，其產(chǎn)品均能實現(xiàn)批量生產(chǎn)和供應。

 

固態(tài)鋰電池核心有正極、負極、固態(tài)電解質(zhì)、電池制造細分市場，正極、負極等均有專業(yè)化生產(chǎn)廠商（沿用液態(tài)鋰離子電池等相關(guān)產(chǎn)業(yè)），而核心材料固態(tài)電解質(zhì)目前沒有專業(yè)化制造廠商，固態(tài)電解質(zhì)以固態(tài)鋰電池制造商主導。電解質(zhì)的研發(fā)和制造以電池制造商主導主要有兩方面原因：1、基礎(chǔ)材料性能優(yōu)化需要與下游工藝密切結(jié)合，電池制造商主導效率更高；2、產(chǎn)業(yè)鏈處于處于起步階段，專業(yè)化電解質(zhì)制造公司尚未培育形成?；谝陨戏治觯P者認為氫燃料電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)成熟度均高于固態(tài)鋰電池（但并不能判斷10-20年之后氫燃料電池仍然處于領(lǐng)先地位）。