鉅大LARGE | 點擊量：804次 | 2021年08月17日
燃料動力鋰電池才是燃油車的終結(jié)者？
五月十一日，李克強總理參觀了位于北海道的日本豐田汽車旗下廠，流出的一張圖片瞬間火爆網(wǎng)絡。圖片中的李克強總理在看到某款新能源汽車時，表情凝重。
這款讓李克強總理如此嚴肅的新能源汽車就是豐田汽車的氫燃料電動汽車Mirai（日文“將來”之意）。Mirai在行駛過程中不加油、不充電、不排放尾氣，唯一排放的廢物是純凈水，僅3分鐘即可加滿氫氣，并且具有超過600公里的續(xù)航里程。
此車一出，立刻引起了各路媒體的一頓吹捧，一時間好像氫燃料動力鋰電池將成為汽車電動化的主流，氫燃料動力鋰電池才是燃油車的終結(jié)者，讓不少新能源汽車的從業(yè)者對其自身堅持的技術(shù)路線都出現(xiàn)了動搖，更加有甚者對李克強總理的表情進行過度解讀，說什么“國內(nèi)的那些新能源汽車廠家都是騙子，騙國家補貼的...”。我們不否認少數(shù)的公司存在騙國家補貼的行為，搞壞了行業(yè)的風氣，這些公司也因此嘗到了騙補的苦果，這種以偏概全、帶有個人感情的貶損看來也不值一駁。
不可否認，這種長他人志氣，滅自己威風的觀點還是讓不少汽車電動化的從業(yè)者對一直以來堅持的鋰離子電池技術(shù)路線出現(xiàn)了動搖，打擊了其積極性。有關(guān)人士認為很有必要重新擼擼思路，不吹不黑，從客觀的角度分解為甚么氫燃料動力鋰電池不會成為汽車電動化的主流，從而堅強鋰離子電池技術(shù)路線的信心，歡迎各位看官拍磚。
一、燃料動力鋰電池并不是“二次電池”
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%
電池有一次電池和二次電池之分，一次電池只能使用一次，電量放完后就沒了，例如日常生活中較常見的5號電池、7號電池；二次電池可以多次循環(huán)使用，電量放完后洋溢又可以使用，例如鉛酸蓄電池、鋰二次電池。那么燃料動力鋰電池是一次電池還是二次電池？
一次電池的活性物質(zhì)利用完畢就不能再進行放電，也不能進行充電，二次電池在用完后通過充電可以再次使用，一次電池和二次電池與環(huán)境惟有能量交換而沒有物質(zhì)交換。而燃料動力鋰電池只要不斷地供給燃料，就能繼續(xù)地輸出電能，燃料動力鋰電池是一個敞開的電化學系統(tǒng)，與環(huán)境既有能量的交換，又有物質(zhì)的交換。顯然，燃料動力鋰電池不同于一次電池和二次電池，它既有點像一次電池又有點像二次電池。
有人可能不服了，氫燃料動力鋰電池在一罐氫氣耗盡后，通過加氫，可以再次使用，加氫和二次電池的電用完后再進行充電本質(zhì)上相同的，都是補充能量然后再次使用，因此是二次電池。又有人不服了，氫燃料動力鋰電池的氫氣耗盡停下來在加氫后再投入使用，和一次電池用完一部分的電量停下來一會，又再次使用不是相同的嗎？都是單向的，都不能進行充電，應當是一次電池。
通過比較，燃料動力鋰電池和鋰離子電池最本質(zhì)的差別顯而易見了，那就是燃料動力鋰電池是不可逆的，也就是說燃料動力鋰電池只能將能量進行單向轉(zhuǎn)化，這也是為甚么燃料動力鋰電池的壽命看使用小時數(shù)，而二次電池的壽命看循環(huán)次數(shù)的原由，將燃料動力鋰電池看做是一個轉(zhuǎn)化率很高的發(fā)電機更加適宜，有關(guān)人士認為燃料動力鋰電池不可逆的這一點和鋰離子電池在汽車電動化的競爭中喪失優(yōu)點。
為甚么這么說呢？因為使用燃料動力鋰電池的汽車肯定要鋰離子電池來存儲一部分的電量，用于維持汽車在熄火后的自動鎖、防盜系統(tǒng)、車內(nèi)燈光的正常運轉(zhuǎn)，此外燃料動力鋰電池對啟動溫度有一定的要求要二次電池（鋰離子電池）輔助啟動，甚至在燃料動力鋰電池運行的過程中為了更好的發(fā)揮出燃料動力鋰電池的能量利用率，還要二次電池用以回收制動能量在加速時輔助燃料動力鋰電池供電，Mirai就是如此，后軸上方就布置有一個1.6kwh的鎳氫電池包（二次電池，也可使用鋰離子電池包）。
反過來，使用鋰離子電池作為動力的汽車卻不要使用燃料動力鋰電池。這種需求關(guān)系必然造成在發(fā)展燃料動力鋰電池電動汽車時拉動燃料動力鋰電池技術(shù)進步的同時，必然帶動鋰離子電池技術(shù)的進步，而以鋰離子電池作為動力的汽車由于只要鋰離子電池，對燃料動力鋰電池沒有需求，因此只會帶動鋰離子電池技術(shù)的進步，此外，由于鋰離子電池具有可充電等優(yōu)點，在儲能范疇和消費類電子范疇有巨大的需求，必然也會拉動鋰離子電池技術(shù)的快速進步，從而補齊鋰離子電池在能量密度和充電速度較慢上的短板。因此，有關(guān)人士認為，鋰離子電池在技術(shù)的進步速度上肯定會快于燃料動力鋰電池，這注定燃料動力鋰電池不能成為汽車電動化的主流。
二、燃料動力鋰電池做加法，鋰離子電池做減法
燃油車的動力系統(tǒng)緊要有四大件：發(fā)動機、變速箱、油箱和控制單元，而燃料動力鋰電池的動力系統(tǒng)包括燃料動力鋰電池、驅(qū)動電機、高壓儲氫罐、儲能用的二次電池和動力控制單元這五大件，甚至還要配備燃料動力鋰電池升壓器，相比燃油車，燃料動力鋰電池汽車動力系統(tǒng)的核心零部件一下子新增了好幾個，而且每個核心零部件都是極其復雜的，技術(shù)含量極高。
以都是存儲燃料的油箱和高壓儲氫罐為例，高壓儲氫罐的技術(shù)含量可以說碾壓油箱，完全不是一個數(shù)量級。首先，高壓儲氫罐內(nèi)的壓力是很大的，高壓儲氫罐至少要耐受700個大氣壓，才能保證儲氫罐的安全性，這對做儲氫罐的材料要求極高；其次，要達到在較小的空間內(nèi)儲存盡量多的氫氣的目的，儲氫罐中的儲氫材料也有很高的要求；最后，在700個大氣壓的情況下，對儲氫罐的閥門要求也是相當高的，既要保證在充放氫氣時不漏氣，又要保證氫氣以適宜的速度放出來，并保持超長的穩(wěn)定性和可靠性，這對閥門是極大的考驗。再比如燃料動力鋰電池車的動力控制單元，不僅要控制燃料動力鋰電池，還要控制儲能電池和高壓儲氫罐，甚至是燃料動力鋰電池升壓器，有關(guān)人士不禁感慨這是多么復雜的一套系統(tǒng)??！
燃料動力鋰電池車這種做加法的思路，完全將汽車的動力系統(tǒng)復雜化了，導致其價格及其高昂，也難怪特斯拉的創(chuàng)始人馬斯克對燃料動力鋰電池路線給出這樣的評價：”把本身容易獲得的電能，用極為復雜的辦法去在車內(nèi)出現(xiàn)，是一個再愚蠢不過的辦法"。反觀鋰離子電池這種二次電池型的電動汽車卻是一個做減法的思路，其動力系統(tǒng)只包括了鋰離子電池包、電機和電控這三大件，鋰離子電池包相當于將燃油車的發(fā)動機和油箱合二為一了，電機相當于燃油車的變速箱，隨著輪轂電機技術(shù)的發(fā)展，將來還可以將電機和輪轂合二為一，有關(guān)電控，相比于燃料動力鋰電池車，那真不了解簡單到哪里去了。一個做加法，一個做減法，孰優(yōu)孰劣，誰能勝出，答案已經(jīng)很分明了。
三、“電”是將來的能源貨幣
為甚么秦始皇統(tǒng)一文字、貨幣和度量衡的意義極大？就是因為文字統(tǒng)一后可以很大程度的降低溝通和交流成本，貨幣統(tǒng)一后可以很大程度的降低交易成本。在能源范疇，能夠擔當這一角色的顯然是石油，對應的動力系統(tǒng)就是發(fā)動機了，汽車、飛機、輪船、、各種工程機械等等都離不開發(fā)動機這套動力系統(tǒng)，因為這套系統(tǒng)的成本是最低的，也就離不開石油這種能源貨幣，美國也因用美元綁定石油而稱霸世界。隨著技術(shù)的發(fā)展，新的挑戰(zhàn)者出現(xiàn)了，其成長速度也是極其快速的，這個挑戰(zhàn)者就是“電”。
隨著技術(shù)的快速發(fā)展，我們?nèi)粘Ｉ钪械拇蟛糠制骷_始被賦予電的屬性，都離不開電了，比如物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，一個物品沒有賦予“電”的屬性是不可能連起來的。也就是說，只要要能量的地方，都可以用電能筆直轉(zhuǎn)化成要的能量存在形式，電可以筆直轉(zhuǎn)化為其他各種存在形式的能量。例如：
節(jié)能燈：“電能”轉(zhuǎn)化為“光能”；
電風扇：“電能”轉(zhuǎn)化為“動能”；
電梯：“電能”轉(zhuǎn)化為“動能”和“重力勢能”；
電烤爐：“電能”轉(zhuǎn)化為“熱能”；
電解水制氫：“電能”轉(zhuǎn)化為“化學能”；
基本上你能夠想得到的能量存在形式，電能都能筆直轉(zhuǎn)化形成，而且大部分轉(zhuǎn)化過程的能量轉(zhuǎn)化率都很高，極其方便。你讓石油筆直轉(zhuǎn)化試試？那么其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能是不是也很方便，答案是肯定的。例如：
風電：“風能”轉(zhuǎn)化為“電能”；
水電：“重力勢能”轉(zhuǎn)化為“電能”；
光伏：“光能”轉(zhuǎn)化為“電能”；
核電：“核能”轉(zhuǎn)化為“電能”；
燃料動力鋰電池：“化學能”轉(zhuǎn)化為“電能”；
發(fā)電機：“動能”轉(zhuǎn)化為“電能”；
雖然有些在能量轉(zhuǎn)化過程中要先轉(zhuǎn)化為動能，再通過發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能，但是整個過程中的能量轉(zhuǎn)化率還是不錯的。此外，通過特高壓電網(wǎng)的輸送，能量的運輸成本也會大大的降低，甚至可以說只要建一個電網(wǎng)，就可以完成其他各類能量形式的運輸。而作為化學能之一的石油，其運輸系統(tǒng)就多種多樣，例如油輪、輸油管道、油罐列車、油罐汽車等等。
通過“電"這種能源貨幣，將來能量的轉(zhuǎn)化過程會變得簡單、高效，即能量轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化成其他形式的能量。“電”會取“石油”而代之成為將來的能源貨幣，成為綜合成本最低的能源。所以我國在很早之前就開始布局風電、光伏、核電等新能源，制定政策鼓勵這些行業(yè)發(fā)展，一旦其上網(wǎng)電價和火電的上網(wǎng)電價持平或更低，其產(chǎn)業(yè)必將爆發(fā)式上升，對世界能源格局出現(xiàn)影響。
而燃料動力鋰電池所需的燃料是一個較大的問題，氫燃料動力鋰電池以氫氣為燃料，氫氣的來源緊要為天然氣（含石油、重油、煉廠氣和焦爐氣等）和煤（含焦炭和石油焦等）轉(zhuǎn)化制氫，倘若為了制氫而制氫，那就要先將化學能轉(zhuǎn)化為化學能，再將化學能轉(zhuǎn)化為電能（目前燃料動力鋰電池將化學能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化率惟有45%~60%），這個過程的能量損耗是很大的，即使燃料動力鋰電池的轉(zhuǎn)化率達到100%，由于多了一個化學能轉(zhuǎn)化為化學能的過程，能量損耗不可戒備。
電解水制氫就更加離譜了，將電能轉(zhuǎn)化為氫（化學能），再將氫（化學能）轉(zhuǎn)化為電能，那為甚么不筆直用電呢？這也是馬斯克為甚么對燃料動力鋰電池車給出”把本身容易獲得的電能，用極為復雜的辦法去在車內(nèi)出現(xiàn)，是一個再愚蠢不過的辦法"這樣評價的原由。而鋰離子電池筆直利用的就是“電”，這似乎一個美國人拿著本國的貨幣就可以滿世界買買買，其他國家的貨幣卻先要換成美元，再通過美元購買所需的產(chǎn)品，顯然在換貨幣的過程中會因為“手續(xù)費”而造成一定損失。汽車電動化不會選擇燃料動力鋰電池顯然是一種必然。
綜合以上原由（當然還有像基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本高，催化劑使用貴金屬等熟知的原由），燃料動力鋰電池沒有成為汽車電動化主流的可能性。
那么，既然燃料動力鋰電池車不會成為主流，那么我們還要發(fā)展燃料動力鋰電池嗎？答案是肯定的，燃料動力鋰電池還是有很多不可替代的使用場景。
一、作儲能電站，例如風電比較密集的地方，由于某一段時間風力較強，電力過剩，可以利用電能電解水制氫進行儲能，再利用氫燃料動力鋰電池在電力缺乏時發(fā)電入網(wǎng)，也可以筆直將產(chǎn)的氫用于氫燃料動力鋰電池車，從而減少富余電力的浪費；
二、化廠出現(xiàn)的副產(chǎn)物氫氣，筆直用于氫燃料動力鋰電池，可以出現(xiàn)雙贏的效果；
三、因自然災害的原由導致電網(wǎng)受到較大程度的破壞，短時間電力難以恢復，氫燃料動力鋰電池作為應急供電是一個不錯的選擇；
四、有關(guān)遠離電網(wǎng)的區(qū)域有臨時作業(yè)要求，可以使用氫燃料動力鋰電池供應電力；
五、氫氣是最輕的氣體，技術(shù)成熟后可以用在小型飛機上面，在減輕飛機的起飛重量的同時，供應動力。
比爾蓋茨曾經(jīng)說過“人們總是高估了將來一到兩年的變化，卻低估了將來十年的變革”，氫燃料動力鋰電池和鋰離子電池都有美妙的將來，最緊要的是找準自己的位置。
