鉅大LARGE | 點擊量：1029次 | 2018年07月09日
燃料電池動力和三元鋰動力性能上的差異有哪些
不過就在本月11號，李克強總理訪問日本，在安倍晉三的陪同下參觀了豐田汽車公司，豐田公司社長豐田章男詳細向李克強總理介紹了豐田汽車的各種新技術，包括采用氫燃料電池技術的量產車Mirai。眾所周知，日系廠商有別于歐美，選擇了一條氫燃料電池的技術路線，并且早已取得了相對領先的進展（Mirai2015年就在日本開始銷售了），那么豐田是否能像Hybrid技術那樣引領行業(yè)發(fā)展呢？
兩年多前，當國內幾乎所有新勢力及傳統(tǒng)主機廠，都在扎堆研發(fā)基于三元鋰電池的純電動乘用車時，豐田發(fā)布了一款可量產的氫燃料電池車Mirai，不過曇花一現(xiàn)，這款產品在國內并沒有掀起多少媒體和用戶的關注。為什么國內對燃料電池電動車的研發(fā)一直熱度很低？燃料電池動力和三元鋰動力在性能上到底有哪些差異？這些差異值不值得用戶期待？今天我們就來聊下這個話題。
新能源市場欣欣向榮，但純電路線存在固有短板
其實國內的用戶到目前為止，購買新能源車都是被迫選擇，原因是中國的新能源市場從起步發(fā)展到現(xiàn)在包括將來很長一段時間，始終是一個政策市場，所謂政策市場指的是政策在推動產業(yè)發(fā)展，而不是用戶需求在推動產業(yè)發(fā)展。
為什么這么多車企都在執(zhí)著的研發(fā)著純電車輛？首先是特斯拉開了個好頭，讓大家有了參照的標桿，國家補貼也是傾向于純電技術路線的，并且純電路線最大的好處是可以比較快的規(guī)模化，工業(yè)化。因為國內像寧德時代、比亞迪這樣的電池供應商已經發(fā)展成一定規(guī)模，電池產能也在每年提升。但是純電動車真的就是用戶最需要的產品嗎？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
引領電動汽車全球風潮的馬斯克和它的特斯拉車型
除了政策的傾向，以及電氣化是中國社會的大勢所趨外，純電動車自身其實是具備一些短板的。最主要的兩個不足是：能量密度低和生產及廢棄過程會污染環(huán)境。次要短板包括：充電時間長，電池壽命有限，等等。
能量密度是制約發(fā)展的重大問題，攻克尚待時日
曾經有一國外的MG視頻算過一筆賬，如果把一個燃油車和一個純電動車從生產到使用直至報廢的全生命周期進行二氧化碳排放的對比，純電動車所排放的溫室氣體要遠大于傳統(tǒng)燃油車。不過，作為發(fā)展中國家，往往都會走過先污染后治理的過程，就像一線城市的霧霾，當人們還不知道PM2.5是什么的時候，其實它已經存在很多年了，只有當它影響到我們的生活，我們才會覺醒，懂得需要去治理他。所以，如果說環(huán)保問題還不是迫在眉睫的話，那么能量密度則是純電動車的最大性能軟肋。因為能量密度直接決定著續(xù)航里程和整車重量。
如果看過鋼鐵俠1的話，應該對里面的這個橋段有印象：反派打造好了全套鋼衣，卻始終攻克不了TonyStark微型核反應堆的核心技術，最后只能通過竊取而獲得了鋼衣的動力?？梢娔芰棵芏仁侵苯佑绊懙剿锌梢苿赢a品的性能的最關鍵因素。
即使車身大半采用了鋁合金，也難掩ES8車重巨大的現(xiàn)實。
作為一臺續(xù)航里程600公里的純電動SUV，以現(xiàn)有的科技（包括輕量化，空氣動力學優(yōu)化，電控性能優(yōu)化）仍然需要100度左右的電池儲電量。而按照現(xiàn)有可量產電芯的能量密度加上電池包的重量，整個儲能系統(tǒng)的重量將會達到800-900kg有些性能優(yōu)化不好的產品甚至會接近1噸，如果整車輕量化和工藝控制不夠好，整車重量很容易逼近3噸，蔚來接近2.5噸的整備質量會給能量使用效率產生很大掣肘。
由于能量密度問題和諸多安全規(guī)范，電池組的重量遠燃油油箱。
這么大的重量用在乘用車上是非?？膳碌?，重量越大，勻速巡航時的滾動阻力越大，加速所需要消耗的能量也越多，從而會更進一步加大能量消耗，降低能量使用效率。不僅如此，車輛動態(tài)性能，極速性能，百公里電耗都會受到極大的影響。
體積巨大的EDVAC是世界上第一臺現(xiàn)代電子計算機（1949年馮諾依曼研制）
當然，有些人用電腦的性能來打比方，比如說：當年電腦剛被發(fā)明出來的時候也有好幾噸重，體積大到需要占滿十幾個房間，但隨著技術的進步現(xiàn)在的電腦可以小到放到口袋。的確，IT行業(yè)的技術發(fā)展速度一直是按照摩爾定律進行的，也就是每18個月芯片的性能可以翻一倍。那么電池行業(yè)又摩爾定律嗎？有，但是很遺憾，從鋰電池大規(guī)模量產的90年代到現(xiàn)在20多年的發(fā)展歷程中，量產鋰電池能量密度平均每年的提升是5%-8%，遠低于摩爾定律的Double速度。
氫燃料電池在能量密度上擁有天然優(yōu)勢
正因為鋰電池能量密度上的短板，就給氫燃料電池創(chuàng)造了機會。眾所周知氫燃料電池并不是直接儲存電能，而是通過燃料電池反應堆把氫氣所具備的化學能轉化成電能，再由電機把電能轉化成機械能。這個過程有點像傳統(tǒng)內燃機一樣，把燃料所儲存的化學能最終轉化成機械能，所以得名燃料電池（FuelCell）。氫是目前地球上已知能量密度最高的元素之一，而且在地球上儲量巨大,它的熱值高達142KJ/g。這是什么概念呢？汽油的能量密度已經很高了吧？汽油的熱值是44.3KJ/g，相差了3倍多。不僅如此，我們知道內燃機在轉化熱能時會有大量損耗，真正能夠轉化出來的機械能也就20-30%，而且內燃機汽缸數(shù)越多轉速越高能量損耗越大。
燃料電池汽車的工作原理
而燃料電池的氫反應堆的能量轉化效率在50%-60%以上，隨著技術的不斷進步，理論上氫能轉電能的轉化效率可以做到接近100%，電動機把電能轉化成機械能的能量轉化效率在90%以上。這樣算下來，氫燃料電池動力的能量密度相當于傳統(tǒng)燃油動力的將近10倍。也正因為在能量密度上的優(yōu)勢，讓氫燃料電池車的小型化輕量化和高新能化成為可能。這也是為什么氫燃料電池車的續(xù)航里程可以很輕松的超過1000公里的原因，并且不會讓整車變得無比沉重，整車的電能使用效率要遠高于純電動汽車。波士頓動力的機器人已經學會跑步了，何時能見諸市場。
除了新能源汽車還有剛剛發(fā)布的波士頓動力人工智能機器人。在機器人自動控制方面進一步進化到了可小跑以及自動導航尋找目標的狀態(tài)，但往往最制約這種可移動裝備的并不是自動控制和自動導航技術，而是它的電能供給。之前美國軍方原本采購波士頓動力的人工智能機器人作為特種武器，但由于鋰電池的能量密度太低，機器人能耗太高，導致雖然我們我們在視頻里看到的動作都很精彩，但續(xù)航里程十分有限，僅能拿出來作秀，無法投入商業(yè)量產。試想如果給這樣的人工智能機器人裝上能量密度更高的并且小型化后的氫燃料電池，或許離商業(yè)化可以更進一步了。
純電主要勝在工業(yè)化生產的可行性，但燃料電池的熱度正在升高
當然，純電動汽車也不是完全一無是處，首先它是目前能夠具備大規(guī)模工業(yè)生產的電動車解決方案。由于使用量大，電芯成本也在逐年下降，并且國內已經具備大規(guī)模生產動力電池的生產能力。而氫燃料電池的成本始終是最大的制約其普及的因素，國內并沒有掌握其核心材料技術，也不具備大規(guī)模工業(yè)化生產能力。
不久前，李克強總理剛剛在訪日過程中走訪了豐田北海道工廠。
不過就在本月11號，李克強總理訪問日本，在安倍晉三的陪同下參觀了豐田汽車公司，豐田公司社長豐田章男詳細向李克強總理介紹了豐田汽車的各種新技術，包括采用氫燃料電池技術的量產車Mirai。眾所周知，日系廠商有別于歐美，選擇了一條氫燃料電池的技術路線，并且早已取得了相對領先的進展（Mirai2015年就在日本開始銷售了），那么豐田是否能像Hybrid技術那樣引領行業(yè)發(fā)展呢？
2009年，我曾在專欄介紹過采用Hybrid技術的豐田凱美瑞混動版，并提到：當歐美品牌廠商意識到Hybrid混合動力是大勢所趨的時候，才發(fā)現(xiàn)自己已經落后豐田十年了，從而大量購買豐田的技術。如果接下來國家對氫燃料電池技術開始有政策利好，那么相信很短的時間里，國內就會有氫燃料電池新能源車可供用戶選擇，如果能夠加大氫燃料電池的補貼力度，相信它將會離我們的生活越來越近。我和電動邦也會隨時跟蹤氫燃料電池的在國內市場的動向，為用戶介紹和推薦富有競爭力的車型。
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