燃料電池PK鋰離子電池

當(dāng)前，全球能源和環(huán)境系統(tǒng)正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。其中，作為石油消耗和二氧化碳排放大戶的汽車產(chǎn)業(yè)，也正面臨著一場(chǎng)革命性的變革，將包括純電動(dòng)、燃料電池技術(shù)在內(nèi)的純電驅(qū)動(dòng)作為新能源汽車的主要技術(shù)方向，已然成為世界各國形成的共識(shí)。燃料電池汽車是電動(dòng)汽車汽車電池的另一個(gè)重要方向，與鋰離子電池相比，可以清楚地看見兩者間有著明顯的優(yōu)缺點(diǎn)。

首先，是從安全性角度出發(fā)。

燃料電池的安全隱患?xì)錃獾男孤杜c控制是燃料電池系統(tǒng)安全隱患的主要來源，屬于物理層面，而鋰離子電池的安全隱患則主要來自于不易控制的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，屬于化學(xué)層面。因?yàn)殒準(zhǔn)椒磻?yīng)速度極其短暫，所以就可控性角度說，鋰離子電池的控制難度要高于燃料電池。不過在遇到極端劇烈碰撞的情況下，燃料電池的危害程度則要更大。當(dāng)然這也僅僅是理論上，氫氣本身因?yàn)榭焖偬右莸奶攸c(diǎn)使得泄漏時(shí)間很短，加上高壓氫氣瓶耐撞擊、跌落、槍擊等非常規(guī)性能也為安全提供了保障。

其次，是從低溫性能的角度看。

因?yàn)榈蜏叵码娊庖旱恼扯仍龃箅妼?dǎo)率下降，會(huì)導(dǎo)致電池極化內(nèi)阻急劇增加，一般廠商都不推薦零度以下的放電行為，因此鋰電池需要外部提供供熱來解決低溫問題。燃料電池低溫起步性能差，但隨著啟動(dòng)后自身放熱的增加，電堆的溫度會(huì)很快穩(wěn)定在80-90℃的正常工作溫度范圍。不過關(guān)于燃料電池如何實(shí)現(xiàn)低溫啟動(dòng)，特別是不使用外輔電前提下的低溫啟動(dòng)是一個(gè)重要的研究課題。

第三，是從成本角度考慮。

總體上看，無論是燃料電池還是鋰離子電池，在價(jià)格上都要高于傳統(tǒng)能源。特別是氫氣的來源、存儲(chǔ)以及安全使用等條件的復(fù)雜與嚴(yán)苛，導(dǎo)致氫燃料電池成本居高不下，短期內(nèi)難以取得優(yōu)勢(shì)。以大批量產(chǎn)數(shù)據(jù)來看，鋰電池成本最終會(huì)突破1000元/kwh；燃料電池的成本目前還是很高的，期望遠(yuǎn)期大批量實(shí)現(xiàn)的前提下可能去接近于現(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)的價(jià)格。

第四，是充電所需消耗的時(shí)間。

冗長的充電時(shí)間始終是鋰離子電池一個(gè)難以磨滅的痛點(diǎn)。在一般的充電模式下，一輛裝有鋰離子電池的車，需要耗費(fèi)3到8個(gè)小時(shí)才能充滿。相較之下，燃料電池就顯得方便快捷了許多，以氫燃料電池為例，直接加氫僅需3到5分鐘，就能滿血復(fù)活。

第五，續(xù)航里程。

這可能是所以純電動(dòng)汽車，特別是鋰離子電池汽車最大的痛點(diǎn)了。傳統(tǒng)的鋰離子電池在續(xù)航能力上很難突破500km，相比之下能量密度高且重量更輕的燃料電池，在續(xù)航里程上就能夠達(dá)到更遠(yuǎn)。

第六：溫度影響。

燃料電池汽車可以通過整車綜合熱管理，保持和夏天一樣長的續(xù)航里程，這一點(diǎn)是鋰離子電池不能做到的。鋰離子電池不管是PTC加熱還是空調(diào)加熱，都要消耗電量。燃料電池夏天的時(shí)候需消耗電量來給空調(diào)供電，而在冬天的時(shí)候只需用廢熱給乘客艙保溫和采暖。所以從理論上講，冬天的里程應(yīng)該比夏天還長。目前有機(jī)構(gòu)在開展基于朗肯循環(huán)的廢熱發(fā)電研究，若能實(shí)現(xiàn)將進(jìn)一步提高燃料電池的效率。

第七：成本平衡。

燃料電池和純電動(dòng)汽車的成本平衡點(diǎn)不同，乘用車是500公里左右，商用車100公里左右；

氫燃料電池系統(tǒng)更適合替代柴油機(jī)，鋰離子電池系統(tǒng)更適合替代汽油機(jī)。