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氫燃料電池能否成為汽車動(dòng)力鋰電池的下一條“賽道”?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:901次  |  2020年03月12日  

正確的技術(shù)路線選擇和技術(shù)升級(jí)是我國動(dòng)力鋰電池公司的核心競爭力。例如,比亞迪是磷酸鐵鋰離子電池紅利受益者;寧德時(shí)代是三元電池紅利的受益者。目前,國內(nèi)氫燃料鋰電池行業(yè)投資也逐步升溫,走的是國人熟悉的逆向開發(fā)的老路子,拿不到核心技術(shù),離產(chǎn)業(yè)化仍有距離。但從國家能源戰(zhàn)略角度來看,可能跟汽車工業(yè)一樣是下個(gè)輸不起的“賽道”。


從全球氫燃料鋰電池汽車發(fā)展來看,氫燃料鋰電池已經(jīng)基本能夠達(dá)到商用水平,但成本仍然偏高,基礎(chǔ)設(shè)施也有待完善,但這些問題隨著生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大,投入巨大資源的增多會(huì)逐步解決。


1)氫燃料鋰電池并非全新技術(shù),經(jīng)歷幾次商業(yè)化浪潮和不斷技術(shù)進(jìn)步,氫燃料鋰電池已經(jīng)逐步進(jìn)入民用市場。


早在上世紀(jì)60-70年代,氫燃料鋰電池就已經(jīng)應(yīng)用到特種和特種領(lǐng)域,由于石油危機(jī)爆發(fā),民用氫燃料鋰電池受到一段時(shí)間熱捧,但終因?yàn)榧夹g(shù)不成熟,難以商業(yè)化而退潮。在2000年前后以巴拉德為代表的燃料鋰電池廠商,開始推出燃料鋰電池電站,在非洲、北美等多地運(yùn)用良好,這一階段受到了市場熱捧,大量資本涌入,巴拉德股價(jià)也飛漲,但由于成本高,大規(guī)模商業(yè)化仍然存在較大問題。就在此時(shí),基于國家能源戰(zhàn)略角度出發(fā),日本提出了氫能社會(huì),逐步加大了在燃料鋰電池領(lǐng)域的研發(fā),在2009年,開始推廣家用燃料鋰電池,此后燃料鋰電池在日本國內(nèi)燃料鋰電池商業(yè)化邁上了快速發(fā)展階段,隨著2013-2015年量產(chǎn)氫燃料鋰電池車型的推出,氫燃料鋰電池被推到風(fēng)口浪尖。


圖表1氫燃料鋰電池三次發(fā)展浪潮


資料來源:玖牛投資


雖然氫燃料鋰電池經(jīng)歷了兩次發(fā)展浪潮,都沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化,而本次豐田推出量產(chǎn)燃料鋰電池汽車,并積極開拓海內(nèi)外市場,在日本國內(nèi)已經(jīng)建立百座加氫站。日本在國內(nèi)已經(jīng)推廣了近3000臺(tái)燃料鋰電池汽車,2020年將產(chǎn)量提升到20000臺(tái)。這些信息表明燃料鋰電池技術(shù)已經(jīng)接近成熟,商業(yè)化已經(jīng)臨近。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段來看,氫燃料鋰電池汽車處于導(dǎo)入期,技術(shù)仍待完善,成本高。


圖表2全球氫燃料鋰電池汽車銷量(臺(tái))


資料原來:玖牛投資


現(xiàn)代、豐田、本田量產(chǎn)車已經(jīng)證明氫燃料鋰電池已經(jīng)能夠滿足車用要求。


功率密度和續(xù)航是氫燃料鋰電池關(guān)鍵參數(shù),日韓在這方面取得了重大進(jìn)展。豐田和本田燃料鋰電池技術(shù)最近10年取得飛速發(fā)展,功率密度從1.4kW/L上升到3.1kW/L,使得氫燃料鋰電池能夠裝入汽車,不影響整車設(shè)計(jì)。據(jù)豐田相關(guān)技術(shù)人員介紹,豐田將在2020年推出第二代Mirai車型,燃料鋰電池系統(tǒng)性能將進(jìn)一步提升。整車由于高溫、低溫、震動(dòng)等特殊環(huán)境,對(duì)燃料鋰電池耐久性、可靠性要求更高,早期氫燃料鋰電池只能在固定或者封閉的環(huán)境中使用,如家用、電站備用等均已經(jīng)有一定規(guī)模商用。目前豐田在運(yùn)行的數(shù)千輛Mirai沒有出現(xiàn)大規(guī)模性能衰減,驗(yàn)證了氫燃料鋰電池能夠滿足車輛運(yùn)行的苛刻環(huán)境。


圖表3豐田燃料鋰電池技術(shù)參數(shù)


資料來源:豐田公司,玖牛投資


從目前三款量產(chǎn)車型來看,其基本參數(shù)達(dá)到了日常用車要求,續(xù)航、功率、加速、充氫時(shí)間等均能滿足日常需求。價(jià)格方面,這三款車作為中端車型,價(jià)格高于常規(guī)車型。隨著技術(shù)提升,這些參數(shù)可以進(jìn)一步提升,如下一代儲(chǔ)氫罐壓力提升到95Mpa(在一兩年內(nèi)推向市場),同樣體積儲(chǔ)氫罐儲(chǔ)氫量將提升35%,意味著續(xù)航提升35%左右。另外在核心電堆技術(shù)方面,新的技術(shù)將進(jìn)一步提升功率密度和效率,綜合性能將進(jìn)一步提升。由于鉑金屬(氫燃料鋰電池堆關(guān)鍵材料)儲(chǔ)量少,價(jià)格高,氫燃料鋰電池汽車必須使用更少的鉑或者替代材料。目前提高鉑活性,降低用量方面已經(jīng)取得非常大突破,預(yù)計(jì)未來還會(huì)有進(jìn)一步降低。替代材料的研究也有非常大突破,未來氫燃料鋰電池堆鉑的依賴會(huì)逐步降低。


圖表4豐田、本田、現(xiàn)代燃料鋰電池量產(chǎn)車性能比較


資料來源:公開資料,玖牛投資


2)降低成本是氫燃料鋰電池汽車大規(guī)模量產(chǎn)解決的第一要?jiǎng)?wù)。


由于氫燃料鋰電池汽車核心成本在電池系統(tǒng),電池系統(tǒng)成本占據(jù)整車將近60%成本,降低燃料鋰電池系統(tǒng)成本,是目前燃料鋰電池必須突破的關(guān)鍵條件。根據(jù)DOE研究機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示,氫燃料鋰電池在近10年來,成本出現(xiàn)了下降,較10年前降低超過50%。根據(jù)DOE預(yù)測(cè),氫燃料鋰電池成本規(guī)模效應(yīng)在未來不斷增強(qiáng),50萬臺(tái)產(chǎn)量規(guī)模將使成本降低至現(xiàn)在的一半。核心組件電堆催化劑用鉑量大幅降低,關(guān)鍵材料生產(chǎn)工藝優(yōu)化,材料改進(jìn),也能進(jìn)一步氫燃料鋰電池成本。


圖表5氫燃料鋰電池系統(tǒng)成本


資料來源:DOE,玖牛投資


3)制氫、儲(chǔ)氫是氫燃料鋰電池汽車推廣重要障礙。


目前日本、美國、德國均在加大力度推動(dòng)加氫站建設(shè)和配套產(chǎn)業(yè)培育。相比于純電動(dòng)汽車充電站而言,加氫站建設(shè)成本更高,基礎(chǔ)配套完善度遠(yuǎn)不如充電站。目前,單座加氫站建設(shè)成本超過5000萬元,其成本遠(yuǎn)高于同類別充電站。加氫站成本高,同時(shí)制氫能耗高,導(dǎo)致氫燃料成本偏高,弱化了其經(jīng)濟(jì)性。


圖表6全球加氫站數(shù)量


資料來源:玖牛投資


啟示:我國新能源汽車采取鋰離子電池技術(shù)路線,重要原因是我國鋰離子電池技術(shù)儲(chǔ)備充足,產(chǎn)業(yè)配套完善,發(fā)展更容易。在氫燃料鋰電池方面,我國遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于日本。


從國家層面來看,多元化路線更能保障能源安全,我國不會(huì)輕易放棄氫燃料鋰電池技術(shù)路線。從產(chǎn)品技術(shù)層面來看,鋰離子電池仍然存在不足,長續(xù)航,意味著質(zhì)量大大幅新增,降低能源經(jīng)濟(jì)性,但鋰離子電池充電方便,且便宜,日常通勤及短距離行駛更具能源經(jīng)濟(jì)性。氫燃料鋰電池,采用氫氣作為儲(chǔ)能介質(zhì),質(zhì)量輕,能量高,更適合長續(xù)航的要求。因此未來氫燃料鋰電池和鋰離子電池會(huì)長期并存,互為補(bǔ)充。


氫云鏈認(rèn)為,在政策扶持下,國內(nèi)各科研院所及公司在氫燃料鋰電池領(lǐng)域的投入不斷加大,在核心技術(shù)方面不斷突破,電池堆、儲(chǔ)氫罐、制氫等技術(shù)方面不斷提升,拉小了與日本差距。從早期汽車工業(yè)、光電半導(dǎo)體工業(yè)引進(jìn)失敗經(jīng)驗(yàn)來看,我國氫燃料鋰電池產(chǎn)業(yè)要大力自主創(chuàng)新,掌握核心技術(shù)(電堆、儲(chǔ)氫等),才能形成真正競爭力。


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