面對全球能源緊缺和環(huán)境污染的挑戰(zhàn)，加快推進(jìn)實(shí)現(xiàn)清潔低碳發(fā)展重要途徑的氫能和燃料動(dòng)力鋰電池的研發(fā)應(yīng)用，成為新能源汽車行業(yè)亟待攻克的難題。

目前，很多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)將燃料動(dòng)力鋰電池視為涉及國家安全的技術(shù)、國家支柱產(chǎn)業(yè)，列入了國家重點(diǎn)研究項(xiàng)目。

那么，當(dāng)前的燃料動(dòng)力鋰電池技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展水平究竟如何？其推廣應(yīng)用面對什么問題？我國燃料動(dòng)力鋰電池行業(yè)該如何破局發(fā)展？在此次展會(huì)上，本報(bào)記者就以上問題采訪了我國燃料動(dòng)力鋰電池研究開拓者之一、我國工程院院士、我國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所技術(shù)帶頭人衣寶廉。

實(shí)現(xiàn)燃料動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)化每千瓦鉑用量需降至0.1克以下

我國電力報(bào)：燃料動(dòng)力鋰電池的特殊性和關(guān)鍵工藝是什么？其新能源汽車應(yīng)用技術(shù)水平如何？

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衣寶廉：與鋰離子電池、鋅錳干電池等相比，燃料動(dòng)力鋰電池的特殊性在于，其以電化學(xué)原理發(fā)電，以內(nèi)燃機(jī)方式工作。確切地說，它是一個(gè)系統(tǒng)，電池只是能源轉(zhuǎn)換的地方，通過供給氫氣與空氣，氫氣和氧氣在電池內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，再把化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)的廢熱和水排出來。

一節(jié)燃料動(dòng)力鋰電池的工作電壓在1伏左右，而航天用、小汽車用、大巴用的工作電壓約分別為28伏、300伏和600伏，這就要最多把近1000節(jié)的燃料動(dòng)力鋰電池按壓濾機(jī)方式組合起來應(yīng)用。因此，同所有的二次電池相同，各節(jié)燃料動(dòng)力鋰電池的一致性問題是至關(guān)重要的。

當(dāng)前，世界各大汽車公司都推出了燃料動(dòng)力鋰電池概念車，他們表面上是在較量燃料動(dòng)力鋰電池小轎車應(yīng)用技術(shù)，實(shí)際上都在極力攻克燃料動(dòng)力鋰電池大巴、輕軌甚至是高鐵應(yīng)用技術(shù)，因?yàn)樗鼈儗託湔镜囊蕾嚨?，而依賴越低越有利于燃料?dòng)力鋰電池汽車的產(chǎn)業(yè)化。

目前，燃料動(dòng)力鋰電池功率密度已經(jīng)達(dá)到內(nèi)燃機(jī)水平，裝備70兆巴氫瓶的燃料動(dòng)力鋰電池汽車可行駛700千米，加氫耗時(shí)小于5分鐘。燃料動(dòng)力鋰電池大巴、轎車的壽命分別約達(dá)到1.8萬小時(shí)和5000小時(shí)。

以當(dāng)前的原料價(jià)格計(jì)算，生產(chǎn)50萬輛燃料動(dòng)力鋰電池汽車的燃料動(dòng)力鋰電池價(jià)格約為49美元/千瓦。此前，業(yè)內(nèi)有燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)展受“鉑”限制的說法。事實(shí)上，在國際上，燃料動(dòng)力鋰電池每千瓦的用鉑量已經(jīng)從1克降到0.2克，我國每千瓦的用鉑量也降到了0.4克，但是，要實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化，這一用量要降到0.1克以下。

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應(yīng)用進(jìn)入商業(yè)化階段生產(chǎn)線、成本、加氫站是關(guān)鍵

我國電力報(bào)：請結(jié)合我國燃料動(dòng)力鋰電池新能源汽車應(yīng)用發(fā)展介紹，燃料動(dòng)力鋰電池應(yīng)用市場發(fā)展面對什么問題？

衣寶廉：我國最早在2007年上海比比登競賽上，展示了自主生產(chǎn)的燃料動(dòng)力鋰電池汽車。在2008~2010年期間，先后有自主生產(chǎn)的23輛燃料動(dòng)力鋰電池汽車在奧運(yùn)會(huì)期間試運(yùn)行，自主生產(chǎn)的16輛燃料動(dòng)力鋰電池汽車在美國加州試運(yùn)行，自主生產(chǎn)的1輛燃料動(dòng)力鋰電池大巴參加新加坡世青會(huì)，196輛燃料動(dòng)力鋰電池汽車在上海世博會(huì)期間示范運(yùn)行。

上海世博會(huì)期間試運(yùn)行的車輛包括了美國通用生產(chǎn)的30輛燃料動(dòng)力鋰電池轎車。通過比較運(yùn)行情況發(fā)現(xiàn)，我國生產(chǎn)的燃料動(dòng)力鋰電池汽車的性能、可靠性不比通用的差，但其壽命不如通用的。

2014年，上汽集團(tuán)推出了燃料動(dòng)力鋰電池汽車榮威950，并參加了創(chuàng)新征程———2014新能源汽車萬里行，運(yùn)行效果良好。當(dāng)前，宇通也推出了第三代燃料動(dòng)力鋰電池客車，福田在奧運(yùn)會(huì)期間就做了燃料動(dòng)力鋰電池大巴，上海大通也公布了燃料動(dòng)力鋰電池汽車，中車目前在做的是用燃料動(dòng)力鋰電池給超級(jí)電容器充電的新能源汽車。

不過，比較全球燃料動(dòng)力鋰電池汽車發(fā)展歷程來看，我國燃料動(dòng)力鋰電池的技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用水平，整體落后于國際水平。

當(dāng)前，全球燃料動(dòng)力鋰電池汽車發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)階段：1990~2005年，加拿大Ballard公司生產(chǎn)了3輛燃料動(dòng)力鋰電池大巴，在美國芝加哥試運(yùn)行1個(gè)月之后全部垮掉，暴露出了燃料動(dòng)力鋰電池不適用于汽車工況的致命問題；2005~2012年，業(yè)界解決了燃料動(dòng)力鋰電池汽車工況適應(yīng)性的問題，并將燃料動(dòng)力鋰電池性能提升到2千瓦/升，可在零下30攝氏度環(huán)境中正常啟動(dòng)，使燃料動(dòng)力鋰電池基本上滿足了車用的要求；2012年至今，燃料動(dòng)力鋰電池汽車進(jìn)入商業(yè)化導(dǎo)入階段，2014年十二月十五日，豐田汽車宣布旗下的“未來”車開始商業(yè)化應(yīng)用。

但是，截至目前，豐田汽車并沒有建設(shè)批量生產(chǎn)線，1天僅能生產(chǎn)3輛燃料動(dòng)力鋰電池汽車。

因此，從國際市場來看，燃料動(dòng)力鋰電池汽車市場已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化導(dǎo)入階段，但是，推動(dòng)其商業(yè)化應(yīng)用發(fā)展，關(guān)鍵還要進(jìn)一步建立生產(chǎn)線，降低成本，建設(shè)加氫站。

需實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料配套生產(chǎn)進(jìn)一步提升燃料動(dòng)力鋰電池壽命

我國電力報(bào)：就您看來，我國燃料動(dòng)力鋰電池及市場應(yīng)用該如何破局發(fā)展？

衣寶廉：首先，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料的配套生產(chǎn)。催化劑、隔膜等關(guān)鍵配套材料在國外采購，導(dǎo)致我國燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)動(dòng)機(jī)價(jià)格比國外貴。我國已經(jīng)掌握了先進(jìn)的配套材料技術(shù)，但由于燃料動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)未形成良性循環(huán)，公司不愿投資生產(chǎn)。

其次，提高電堆、電池系統(tǒng)的可靠性、耐久性。我國燃料動(dòng)力鋰電池汽車的初性能不比德國、日本等國家差，但可靠性、耐久性不如他們，希望研究工況下燃料動(dòng)力鋰電池衰減機(jī)理的科研單位與電堆、電池系統(tǒng)生產(chǎn)公司真誠合作，進(jìn)一步提升燃料動(dòng)力鋰電池壽命。

再次，加快研發(fā)燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)用空壓機(jī)、氫瓶，建設(shè)加氫站，并大幅度降低成本。

近20年來，我國空壓機(jī)技術(shù)研究至今沒有大的突破，建議采用引進(jìn)、合資建廠的方式研發(fā)生產(chǎn)。我國的氫站建設(shè)取得了一定成果，但經(jīng)濟(jì)效益欠佳，建議協(xié)同發(fā)展燃料動(dòng)力鋰電池汽車和加氫站建設(shè)，例如，先發(fā)展燃料動(dòng)力鋰電池大巴，再發(fā)展燃料動(dòng)力鋰電池輕軌和高鐵。目前，我國正在攻關(guān)70兆巴氫瓶技術(shù)。

第四，加速轎車用燃料動(dòng)力鋰電池開發(fā)，這是各大汽車公司比拼燃料動(dòng)力鋰電池應(yīng)用技術(shù)的關(guān)鍵。燃料動(dòng)力鋰電池轎車的要求是重量比功率和體積比功率，在這一方面，我國還要突破高性能低電阻、薄金屬雙極板制備技術(shù)和納米薄膜有序化電極制備技術(shù)或3D流場技術(shù)。

第五，加速示范運(yùn)行和安全試驗(yàn)。上海世博會(huì)后，我國燃料動(dòng)力鋰電池汽車示范運(yùn)行基本處在停滯狀態(tài)，今年啟動(dòng)的聯(lián)合國環(huán)境開發(fā)署資助的大巴示范運(yùn)行是一個(gè)好的開始。