鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:544次 | 2022年09月07日
李建秋:基于純電動(dòng)平臺(tái)發(fā)展燃料動(dòng)力鋰電池技術(shù)
燃料動(dòng)力鋰電池汽車(chē)的前景怎么樣?
根據(jù)美國(guó)能源部估算,假如燃料動(dòng)力鋰電池技術(shù)取得突破,那么到2020年燃料動(dòng)力鋰電池整車(chē)的成本大概不到30000美元。從這個(gè)數(shù)字來(lái)看,燃料動(dòng)力鋰電池的整車(chē)成本將來(lái)是可以降下來(lái)的。值得注意的是,這個(gè)結(jié)論是燃料動(dòng)力鋰電池汽車(chē)的行駛里程達(dá)到五六百公里時(shí),與內(nèi)燃機(jī)車(chē)比較得出來(lái)的。
目前,國(guó)際上包括豐田、現(xiàn)代、通用、日產(chǎn)、奔馳都開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的燃料動(dòng)力鋰電池轎車(chē),這些車(chē)的最高車(chē)速、加速性能跟傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛沒(méi)有什么差別,而且近幾年一輛燃料動(dòng)力鋰電池轎車(chē)的Pt(鉑)用量在逐步下降,已經(jīng)開(kāi)發(fā)出Pt用量降低至20克的車(chē)型。
一輛燃料動(dòng)力鋰電池汽車(chē)的技術(shù)性能基本上從六個(gè)方面評(píng)價(jià)。其中,一個(gè)關(guān)鍵的性能是加氫時(shí)間,5公斤氫氣實(shí)現(xiàn)3分鐘加滿(mǎn)。有關(guān)轎車(chē)來(lái)講,1公斤氫氣可以行駛100公里,加滿(mǎn)一次氫氣續(xù)航里程達(dá)到500公里,這與內(nèi)燃機(jī)車(chē)相當(dāng)。至于其它關(guān)鍵性能,燃料動(dòng)力鋰電池汽車(chē)完全可以與內(nèi)燃機(jī)車(chē)PK了。
客車(chē)也相同。國(guó)際上比較主流的幾家客車(chē)公司正在這個(gè)領(lǐng)域發(fā)力,在他們研制的或者示范的燃料動(dòng)力鋰電池客車(chē)當(dāng)中,有的車(chē)型耐久性已經(jīng)超過(guò)10000小時(shí)。從全球來(lái)看,燃料動(dòng)力鋰電池技術(shù)已經(jīng)取得了階段性的突破。
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%
目前,國(guó)際上正在進(jìn)行氫基礎(chǔ)設(shè)施的布局和建設(shè)。氫從哪里來(lái)?有煤制氫、天然氣氫、電解水制氫等方法,制備一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)立方米氫氣的成本大概1元錢(qián)或幾元錢(qián),制備一公斤氫氣的成本基本上在20元至40元之間。
假如從終端用戶(hù)來(lái)講,一輛燃料動(dòng)力鋰電池轎車(chē),按照100公里消耗一公斤氫氣來(lái)講,費(fèi)用大概要20元。按照2020年我國(guó)百公里油耗5升標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算,這個(gè)費(fèi)用比內(nèi)燃機(jī)車(chē)便宜一半左右,但是比純電動(dòng)汽車(chē)稍微貴一點(diǎn)。可以看出,燃料動(dòng)力鋰電池汽車(chē)的燃料費(fèi)用介于純電動(dòng)和內(nèi)燃機(jī)車(chē)之間。
怎么看待燃料動(dòng)力鋰電池汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)呢??jī)烧呦嗷パa(bǔ)充,就像人的左右腳相同,在短續(xù)航里程時(shí)純電動(dòng)有優(yōu)勢(shì),長(zhǎng)續(xù)航里程時(shí)燃料動(dòng)力鋰電池有優(yōu)勢(shì)。我認(rèn)為,燃料動(dòng)力鋰電池和鋰離子電池的技術(shù)是相輔相成,不是相互排斥的。
從國(guó)際轉(zhuǎn)向國(guó)內(nèi),在前三個(gè)五年科技計(jì)劃的支持下,我國(guó)基本掌握了燃料動(dòng)力鋰電池汽車(chē)相關(guān)零部件和平臺(tái)技術(shù),但是在規(guī)?;?、標(biāo)準(zhǔn)化、一致性方面做得還不夠。一些基礎(chǔ)零部件,比如空壓機(jī)等差距比較大,在耐久性、功率密度、低成本方面還明顯落后,這也是現(xiàn)在要努力的方向。
通過(guò)對(duì)國(guó)家現(xiàn)狀、國(guó)際現(xiàn)狀以及燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)展前景的分析,我預(yù)計(jì),假如國(guó)家政策得當(dāng),未來(lái)五年,燃料動(dòng)力鋰電池汽車(chē)包括客車(chē)和轎車(chē)會(huì)有明顯突破??蛙?chē)將進(jìn)入技術(shù)示范階段,2020年前后會(huì)進(jìn)入大量推廣階段。轎車(chē)稍微晚一點(diǎn),現(xiàn)在重要還是技術(shù)攻關(guān)階段,2020年可能進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化建設(shè)階段,2025年前后是大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)階段。
標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
現(xiàn)在有很多整車(chē)公司,包括原來(lái)不開(kāi)發(fā)燃料動(dòng)力鋰電池的公司,都對(duì)這個(gè)產(chǎn)業(yè)感興趣。那么開(kāi)發(fā)燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)動(dòng)機(jī)和開(kāi)發(fā)燃料動(dòng)力鋰電池汽車(chē)要做什么準(zhǔn)備?
以燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)動(dòng)機(jī)為例,首先在電化學(xué)材料領(lǐng)域,比如Pt催化劑、膜、炭紙三個(gè)重要材料,這三項(xiàng)相當(dāng)于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的連桿和活塞,關(guān)鍵的零部件得有。
其次,金屬雙極板和氣體擴(kuò)散層,這兩項(xiàng)相當(dāng)于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)燃燒室的設(shè)計(jì),然后把它串聯(lián)組成堆。也可以說(shuō)成內(nèi)燃機(jī)里的零部件組成整個(gè)系統(tǒng)。
在整車(chē)方面要三大關(guān)鍵技術(shù)。第一,純電驅(qū)動(dòng)技術(shù),包括純電動(dòng)或者混合動(dòng)力;第二,整車(chē)的結(jié)構(gòu)安全集成技術(shù);第三,車(chē)載氫能源和燃料動(dòng)力鋰電池技術(shù)。希望行業(yè)內(nèi)能夠理順這個(gè)關(guān)系,從材料到單體、到發(fā)動(dòng)機(jī)、到整車(chē),要形成相應(yīng)的配合關(guān)系。
當(dāng)前什么類(lèi)型的車(chē)具備推廣意義?也就是可以實(shí)現(xiàn)小規(guī)模推廣的車(chē)型。
是搭載大功率燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)動(dòng)機(jī)的轎車(chē)呢,還是像英國(guó)的30千瓦燃料動(dòng)力鋰電池出租車(chē)呢?這個(gè)問(wèn)題還是要回到系統(tǒng)本身的構(gòu)成。目前國(guó)際上純?nèi)剂蟿?dòng)力鋰電池驅(qū)動(dòng)已經(jīng)基本不存在了,重要類(lèi)型包括以燃料動(dòng)力鋰電池為主的功率混合型、能量混合型以及增程型??傮w而言,是以動(dòng)力鋰離子電池作為動(dòng)力、燃料動(dòng)力鋰電池作為延長(zhǎng)里程的驅(qū)動(dòng)方式。
由于我國(guó)全面重點(diǎn)發(fā)展純電動(dòng)汽車(chē),所以應(yīng)該以純電動(dòng)為出發(fā)點(diǎn),在純電動(dòng)平臺(tái)上面通過(guò)增程器的方式發(fā)展燃料動(dòng)力鋰電池技術(shù)。第一,它的成本可以降低;第二,它的耐久性也可以提高。基于此,現(xiàn)階段我國(guó)應(yīng)該發(fā)展增程式和能量混合型,下一步再發(fā)展功率混合型。但是,國(guó)家現(xiàn)在的補(bǔ)貼政策沒(méi)有差別對(duì)待這幾類(lèi)燃料動(dòng)力鋰電池汽車(chē),統(tǒng)一規(guī)定客車(chē)補(bǔ)貼50萬(wàn)/輛、轎車(chē)補(bǔ)貼20萬(wàn)/輛。
以北汽EV200為例,純電動(dòng)汽車(chē)行駛200公里消耗電量30kwh,假如再提高10kwh的電量,相應(yīng)地配置10kw~20kw的增程器,適當(dāng)?shù)剡x用插電式,可以降低運(yùn)營(yíng)成本,再加上國(guó)家補(bǔ)貼,這樣一來(lái),2020年之前燃料動(dòng)力鋰電池轎車(chē)可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。
什么樣的燃料動(dòng)力鋰電池客車(chē)最實(shí)用?目前有12米、10米、8米客車(chē),補(bǔ)貼政策基本一致,即中央補(bǔ)貼50萬(wàn)元、地方補(bǔ)貼50萬(wàn)元。通過(guò)分析后得出結(jié)論,8米的燃料動(dòng)力鋰電池假如采用插電和增程方式,成本將小于200萬(wàn)元。補(bǔ)貼之后,假如達(dá)到批量生產(chǎn),售價(jià)可以降到50萬(wàn)元。
同時(shí),燃料動(dòng)力鋰電池客車(chē)的運(yùn)行成本低于柴油車(chē),而且是零排放。所以在當(dāng)前的技術(shù)條件和政策條件下,是可以推廣燃料動(dòng)力鋰電池汽車(chē)的。