日本正在致力于在2020年東京奧運會之前創(chuàng)建“氫能社會”，普及氫能燃料電池，豐田、本田等大型日本汽車產業(yè)正陸續(xù)推出氫燃料電池車，并在日本及歐洲國家得到推廣。日前，本田的全新燃料電池車Clarity Fuel Cell正式在日本上市，這款擁有750公里最大續(xù)航里程的車型售價約合44萬元人民幣。
現在國際上動力電池的主流還是鋰電池，氫燃料電池與鋰電池相比孰優(yōu)孰劣？未來動力電池的發(fā)展路線又將是怎樣的？
鋰電、氫燃料各有優(yōu)劣
燃料電池在更高的能量密度以及快速充電上有優(yōu)勢，可隨充隨用。“但是氫燃料電池也有劣勢，比如在汽車突然加速變功的過程中，不能快速加速，同時能量不能回收。”清華大學化學系教授邱新平告訴記者。
氫燃料電池的壽命，國際上最好的在5000小時。理想狀況下，以一輛車百公里時速計，可行使5000小時，里程即為50萬公里。“在使用過程中燃料電池的性能會衰減，不潔空氣污染催化劑將影響壽命。” 邱新平稱。
在安全性上，氫燃料電池也并非完美無瑕，可能會發(fā)生泄漏爆炸，且爆炸的威力很大。“尤其要做好全面系統的防護，要考慮到任何惡劣條件狀況，防患于未然。” 邱新平進一步表示，“就成本而言，氫燃料電池并不便宜，貴就貴在關鍵部件，如全氟膜、鉑催化劑等。”
中國化學與物理電源行業(yè)協會秘書長劉彥龍在接受《中國能源報》記者采訪時表示：“不管是在基礎研究還是產業(yè)化中，日本燃料電池都是發(fā)展比較快的，盡管相比10年前已經下降了80%之多，但是目前的價格還是偏高。此外，建設加氫站建設成本也不低，還要考慮運輸成本、建設成本以及氣體安全性等各方面因素。”
相比之下，雖然目前的鋰電池在能量密度和快速充電上，與氫燃料電池相比存在差距，但在快速變功上擁有優(yōu)勢。同時，隨著“到2020年動力電池模塊的能量密度達到300瓦時/千克”被政府和業(yè)界作為下一段發(fā)展目標提出，各方也在致力于提高鋰電池的能量密度。
不可否認，現在鋰電池存在安全性隱患。“但是，隨著人們對鋰電安全認識的深入，在電池單體技術、電池系統等多層面對電池進行防護管理，在3-5年內解決鋰電池安全問題，我們有信心。” 邱新平說。
據記者了解，鋰電池除了在上述硬件性能上有待突破，在軟件的電池管理系統（BMS）也落后于國際同行。以特斯拉電動車為例，其電池管理系統最多可串聯起8000多節(jié)鋰離子電池，保持電池的一致性、穩(wěn)定性和充放電的安全性，所以特斯拉的續(xù)航里程可以達到350公里。而目前國內的電池系統最多也就串聯起2000多節(jié)。在系統集成技術上的差距也需努力追趕。
未來可能的技術路線
為推動中國動力電池取得革命性突破，2月下旬工信部表示，將投資5億元、聯合9家企業(yè)組建動力電池研究院。那么未來中國動力電池的技術路線是什么？
此前不少接受記者采訪的專家認為，考慮到電池行業(yè)周期長，技術累積和突破需要較長時間。“因此動力電池要取得革命性突破，難度不小。預計5-10年內還將以鋰電池為主，向第三代鋰離子電池發(fā)展。”
“今后10年內，不管是鋰電池還是燃料電池都有機會，5-10年內還將以鋰電池為主，如鋰硫、鋰空電池是未來研究的方向，需在負極材料、正極材料以及電解質上下功夫。20年之后，我個人認為燃料電池將成為大趨勢。”邱新平表示。
“盡管氫燃料電池在日本成本降低很多，性能提高了不少，但從研發(fā)層面而言，國內的技術積累還是存在不小的差距。”中科院電工所儲能技術研究組組長陳永翀對記者坦言，“現在討論未來動力電池的技術發(fā)展路線，更多的還是局限在電池材料的選擇上，如磷酸鐵鋰、三元鋰等，但這不能在根本上解決問題，應立足于電池的大結構研究，立足于安全性大幅提升、成本大幅下降、系統循環(huán)壽命大幅延長上，開發(fā)新型動力電池。”
“未來動力電池的技術路線還是要根據市場來定，只要是安全快充、成本低、壽命長的電池都應該鼓勵發(fā)展。” 同時，陳永翀進一步表示，“我們要立足基礎科學，看準方向后持續(xù)研發(fā)，不要忽冷忽熱，也不能隨風倒，從技術研發(fā)到產品實現是一個日積月累的過程。”
國內動力鋰電池發(fā)展迅速
近兩年隨著我國新能源汽車呈井噴式發(fā)展，帶動了動力鋰電池需求快速增長。以2015 年為例，全年累計生產新能源汽車37.9萬輛，同比增長4 倍。根據中國化學與物理電源行業(yè)協會以及各公司公告統計數據顯示，2015 年國內動力電池產量約16吉瓦時，預計今明兩年新投產能20吉瓦時，2016 年年末將達到32吉瓦時。
與電動汽車的火爆相呼應的是，中國已經成為全球第三大動力電池產地。動力鋰電池產業(yè)鏈成為2015年募投最為密集的領域，比亞迪、杉杉股份、德爾家居、大東南、贏合科技等上市公司紛紛定增投入鋰電池產業(yè)鏈，動力鋰電池產能極大擴充。
“目前我們正在進行鋰電分拆，準備單獨上市。”記者從天能集團獲悉，“‘十三五’期間，天能也在努力將鋰電池的能量密度提升至300-400瓦時每千克。同時在充電時間、安全性上進一步提升。”
同時，國際動力鋰電池巨頭也紛紛進軍中國。僅在2015年，就有三星SDI在西安建廠、 LG化學在南京建廠以及松下在大連建廠等。
此外，1月12日，汽標委電動車輛分標會審定通過，中國第一個新能源汽車動力電池回收國家標準——《車用動力電池回收利用拆解規(guī)范》和《車用動力電池回收利用余能檢測》，這標志著我國動力電池回收、循環(huán)再利用規(guī)范化、標準化提上日程，這給新能源汽車和動力鋰電池市場帶來利好。
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