鋰離子電池和燃料電池區(qū)別有哪些？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-15 10:24
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動(dòng)力電池系統(tǒng)將成百上千個(gè)單體電芯通過(guò)串并聯(lián)組裝在一起，整個(gè)電池系統(tǒng)的可靠性將被急劇放大。從目前國(guó)內(nèi)純電動(dòng)汽車所積累的很有限的使用數(shù)據(jù)來(lái)看，大型動(dòng)力電池系統(tǒng)的可靠性相對(duì)而言還不能令人滿意。鋰離子電池可靠性問(wèn)題的根源在于前面討論過(guò)的安全性影響因素，而這幾個(gè)因素則是由嵌入式反應(yīng)的本質(zhì)特征所決定的。
在討論P(yáng)EMFC可靠性問(wèn)題之前，我們先看看燃料電池的實(shí)際應(yīng)用情況。PEMFC實(shí)際上是在AFC（堿性燃料電池）的技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。而AFC則是為宇航飛行量身定做的動(dòng)力源，上世紀(jì)七十年代美國(guó)聯(lián)合技術(shù)公司（UTC）首先將AFC電堆應(yīng)用于美國(guó)航天飛機(jī)而取得了成功，之后美國(guó)國(guó)際燃料電池公司（IFC）生產(chǎn)的第三代AFC（標(biāo)稱/極限功率7.0/12.0KW）后來(lái)成為美國(guó)航天飛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力源，可見(jiàn)燃料電池技術(shù)本身具有極高的可靠性。
另外一個(gè)大規(guī)模使用蓄電池的軍工領(lǐng)域就是常規(guī)潛艇。常規(guī)潛艇采用高能電池系統(tǒng)可以大大增加其水下活動(dòng)時(shí)間，無(wú)疑極具戰(zhàn)術(shù)價(jià)值。目前世界各國(guó)現(xiàn)役的常規(guī)潛艇的動(dòng)力蓄電池幾乎都是采用鉛酸電池，國(guó)際上還沒(méi)有鋰離子電池在現(xiàn)役常規(guī)潛艇（主動(dòng)力蓄電池）或者核動(dòng)力潛艇（輔助蓄電池）上裝艇的案例（“雷天生命源稀土鋰離子電池”不在筆者討論范疇）。
西方軍事列強(qiáng)至今沒(méi)有在其新一代常規(guī)潛艇上列裝鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)的根本原因顯然不是出于價(jià)格考量，而主要是因?yàn)榇笮弯囯x子動(dòng)力電池在可靠性尤其是安全性方面存在較大的隱患，并不能滿足潛艇苛刻的使用環(huán)境。
至于之前有媒體報(bào)道的日本最新型的“蒼龍”級(jí)常規(guī)潛艇上將首次使用鋰離子電池，后來(lái)澄清由于技術(shù)和預(yù)算問(wèn)題而放棄，而日本下一代常規(guī)潛艇已經(jīng)確定將使用PEMFC作為AIP（不依賴空氣推進(jìn)裝置）動(dòng)力。
目前全球正在或者即將服役的AIP常規(guī)潛艇大多采用PEMFC作為主動(dòng)力電池系統(tǒng)。1987年，德國(guó)海軍使用西門(mén)子公司（Siemens）的AFC電堆，成功改造了一艘206級(jí)試驗(yàn)艇，使其成為全球第一艘具備實(shí)戰(zhàn)能力的燃料電池AIP潛艇。之后，德國(guó)連續(xù)發(fā)展了212和214兩級(jí)AIP潛艇（PEMFC電堆由Siemens和HDW聯(lián)合開(kāi)發(fā)，2&TImes;120KW），目前已發(fā)展到最新型的216級(jí)。
俄羅斯、韓國(guó)、澳大利亞、以色列和意大利的新型常規(guī)潛艇都采用PEMFC燃料電池AIP技術(shù)。我們可以想象，按照軍品對(duì)可靠性和安全性的極高要求，大型PEMFC電堆單純就技術(shù)層面而言已經(jīng)發(fā)展到了高度完善可靠的程度。
而事實(shí)上，我們從AFC和PEMFC的發(fā)展歷程來(lái)看，燃料電池從一開(kāi)始就是定位在大型“動(dòng)力電池”而發(fā)展起來(lái)的，這跟鋰離子電池從小型的手機(jī)電池一步步發(fā)展到大型動(dòng)力電池的道路是完全不一樣的。
以上我們從幾個(gè)最主要的技術(shù)層面對(duì)鋰離子電池和燃料電池進(jìn)行了對(duì)比分析。正如筆者在開(kāi)篇就指出的，二次電池是一個(gè)電能存儲(chǔ)裝置，而燃料電池則是一個(gè)電能生產(chǎn)裝置，這個(gè)最本質(zhì)的差別就決定了兩者在應(yīng)用領(lǐng)域的不同定位。
二次電池和燃料電池還有一個(gè)很大不同之處，就是包括鋰離子電池在內(nèi)大型二次電池其單體電芯的能量密度要比采用相同電化學(xué)體系的小電池能量密度降低很多，具體原因筆者前面已經(jīng)討論過(guò)。
