固態(tài)鋰電池和氫燃料電池，究竟誰才是新能源汽車主流

當前,固態(tài)鋰電池和氫燃料電池兩大技術已成為新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要技術路線。二者爭鋒,各有利弊,我國新能源汽車布局該何去何從?

固態(tài)鋰電池技術相對成熟,有一定商業(yè)化基礎;而氫燃料電池在長途、重載方面有望率先取代燃油車。

具體來看:

●鋰電池產(chǎn)業(yè)基礎雄厚,但固態(tài)電池技術有待升級

固態(tài)鋰電池技術是目前車用動力電池取得能量密度突破的重要方向。固態(tài)電池具備離子電導率高、機械強度高以及能量密度高等優(yōu)勢,受益于國內(nèi)鋰電池領域原有的技術積累和產(chǎn)業(yè)資源,可實現(xiàn)批量化生產(chǎn)且成本較低。固態(tài)電池在安全性與能量密度方面具備很大潛力,但是還需開展大量的研究工作改善電極/電解質(zhì)界面、固體電解質(zhì)加工以及化學穩(wěn)定性等問題,彌補其低溫條件下續(xù)駛里程銳減、充電困難、溫控系統(tǒng)能效高等缺陷。

●氫燃料電池性能優(yōu)勢明顯,但核心技術缺失、配套建設不足

氫燃料電池作為另一個發(fā)展分支同樣深受業(yè)界推崇。氫燃料電池具有重量輕、壽命長、能量密度高、補給時間短、續(xù)航里程更長以及不受環(huán)境影響等特點。但其關鍵部件質(zhì)子交換膜、催化劑、雙極板等核心技術長期被國外壟斷,嚴重制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展,而且國內(nèi)尚未形成制氫、儲氫、加氫充分配套的氫能生態(tài)鏈,氫能基礎設施建設不足,短期內(nèi)難以大范圍推廣。

●兩種動力技術路線潛在應用優(yōu)勢各有不同

國內(nèi)新能源汽車發(fā)展環(huán)境復雜,需求各異,固態(tài)鋰電池和氫燃料電池兩種技術路線擁有各自的優(yōu)勢和短板,面向?qū)嶋H應用各顯潛力。

就能源分布、氣候、地域以及區(qū)域功能性差異來看,兩條技術路線分別有用武之地。首先,國內(nèi)煤礦資源分布不均,近50%的煤炭資源分布在華北地區(qū),另有約30%的儲量在我國西北地區(qū),而華東、西南等地區(qū)則少有煤炭資源。華北和西北地區(qū)電廠的多余產(chǎn)能可通過充電樁為固態(tài)鋰電池汽車提供動力來源,達到燃油代替和提高電力利用率雙重效果;

據(jù)統(tǒng)計2018年我國平均棄風率為7%,主要集中在新疆、甘肅、西藏等地區(qū),隨著制氫技術的發(fā)展,這些未被利用的資源可以轉(zhuǎn)化為氫氣,并以壓縮氣態(tài)儲氫、液化儲氫等方式儲存起來。因此當?shù)刎S富的可再生能源為發(fā)展氫燃料電池汽車提供了得天獨厚的條件。其次,現(xiàn)有固態(tài)電池技術暫無法滿足東北等高寒地帶的應用需求,而氫燃料電池可作為替代技術在這些地區(qū)優(yōu)先發(fā)展。再次,就地域條件而言,華東地區(qū)城市分布較為集中、發(fā)展迅速,用車數(shù)量持續(xù)上升且短途交通線密集,適宜發(fā)展固態(tài)鋰電池汽車。此外,港口加氫站集中布局難度相對較低,可針對停泊在港口的商用車進行轉(zhuǎn)型,在港口布局氫能產(chǎn)業(yè);高速公路等沿線服務區(qū)也便于設立油氫混合站,打造氫能城際高速,實現(xiàn)加氫站與加油站、加氣站和充電站多站合一的布局。

根據(jù)汽車種類及用途的不同,兩種技術也各有所長。家用乘用車、公交車數(shù)量龐大,行程較短,更適合裝載高能量密度、小體積的固態(tài)鋰電池。而且相比氫燃料電池,固態(tài)鋰電池技術相對成熟,具備一定商業(yè)化基礎,可滿足乘用車及公交車的高需求量。商用車、物流車以及重型卡車需要充足的乘用空間和長續(xù)航能力,裝載固態(tài)鋰電池會占用空間并增加負重,而氫燃料電池本身質(zhì)輕,燃料借助外循環(huán)進入車體提供動力,在長途、重載方面實為取代燃油動力的首選。

此外,加氫體系適合集中布局,與長途、重載車集中存放的特點不謀而合,這可以大大提升加氫站利用的效率,降低維護成本。