鉅大LARGE | 點擊量：472次 | 2022年11月18日
氫燃料動力電池能否顛覆鋰電池
3月28日，國家總理李克強在博鰲亞洲論壇2019年會表示：中國正在積極實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，加快氫能源等新興產(chǎn)業(yè)，并為科技成果轉(zhuǎn)化提供更好的市場環(huán)境。近日2019年新能源汽車補貼政策發(fā)布，鋰電池補貼標(biāo)準(zhǔn)平均退坡50%，但燃料電池汽車補貼政策另行公布。
我國從2018年開始重點推動燃料電池行業(yè)的發(fā)展，特別是2019年政府工作報告寫入了推動加氫站等設(shè)施建設(shè)的內(nèi)容。國家政策傾斜如此明顯，我們不禁要思考：作為后起之秀的氫燃料電池又具備哪些競爭優(yōu)勢？未來，鋰電池和氫燃料電池兩者誰將是未來的“霸主”？
和純電動乘用車相比，國家對氫燃料電池的補貼力度相對較大，且不實行補貼退坡。從我國補貼政策可以看出，我國推動氫燃料電池汽車發(fā)展的跡象明顯。
氫燃料電池與鋰電池項目對比
若從兩者的技術(shù)、成本角度評估，鋰電池占據(jù)絕對優(yōu)勢。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
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%
技術(shù)角度
鋰電池生產(chǎn)技術(shù)成熟、產(chǎn)業(yè)鏈完善、可以批量化生產(chǎn)且生產(chǎn)成本低，正處于規(guī)模效應(yīng)擴大階段。而氫燃料電池制造難度較大，對于質(zhì)子交換膜、關(guān)鍵材料催化劑、雙極板等技術(shù)要求高，這些關(guān)鍵技術(shù)主要掌握在美國、歐洲、日本手中。
從時間上來看，氫燃料電池只需要3—20分鐘；而鋰電池充電時間相對較長，大概需要30分鐘—3個小時。
從續(xù)航里程來看，氫燃料電池輕易可達600km以上，且提升空間大。而鋰電池的續(xù)航里程為400km左右，續(xù)航里程易受環(huán)境溫度制約，且會出現(xiàn)鋰電池老化現(xiàn)象。
從質(zhì)量能量密度上來看，鋰電池能量密度為90到140Wh/kg，三元鋰電池理論能量密度是300到350Wh/kg。氫燃料電池作為一種發(fā)電裝置，能量密度遠高于鋰離子電池，目前能達到600Wh/kg，理論上限是1到2萬Wh/kg，提升空間巨大。
成本角度
目前國內(nèi)氫燃料電池制造產(chǎn)業(yè)鏈基本處于空白狀態(tài)，難以實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，從而增加成本；除此之外，建設(shè)一座加氫能力大于200公斤的加氫站成本在1000多萬元以上，雖然國家出臺了對“符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)且日加氫能力不少于200公斤的新建燃料電池車加氫站，每站獎勵400萬元”的扶持政策，但高昂的建設(shè)成本還是讓人望而卻步。
此外，兩者也都存在一定的安全問題。鋰電池存在過充過放的問題，碰撞時電解液泄露容易起火；氫燃料電池儲氫罐需要密封，加氫時氫氣泄露容易引起燃燒，碰撞時容易氫氣泄露。
雖然我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步晚，但我國高度重視氫燃料電池汽車的發(fā)展，在《中國制造2025》明確提出了燃料電池汽車及其關(guān)鍵部件的技術(shù)路線圖，對燃料電池關(guān)鍵材料的研發(fā)提出了技術(shù)目標(biāo)；隨后2016年11月29日，國務(wù)院印發(fā)《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出燃料電池汽車要“產(chǎn)業(yè)化”，到2020年要實現(xiàn)燃料電池車批量生產(chǎn)和規(guī)?；痉稇?yīng)用。目前，國內(nèi)已形成整車、燃料電池電堆和系統(tǒng)的技術(shù)體系，具備小規(guī)模產(chǎn)業(yè)化條件。2018年，我國氫燃料電池汽車?yán)塾嬌a(chǎn)1619輛，加氫站已建成12座，在建20座。國家將持續(xù)加大對燃料電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的支持力度，開展關(guān)鍵材料催化劑、質(zhì)子交換膜、雙極板等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)工作，提高電堆產(chǎn)品的性能和壽命，降低成本。
目前鋰電池和燃料電池是有望替代石油車的主流技術(shù)，兩者各有優(yōu)勢，均有巨大的進步空間。若鋰電池能提升其能量密度，優(yōu)化循環(huán)使用壽命，會更具競爭力；氫燃料電池的核心技術(shù)、車輛和加氫站建設(shè)的巨大成本、安全等問題依然是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的巨大瓶頸。從環(huán)保性和可持續(xù)發(fā)展的角度看，氫燃料電池比鋰電池更有發(fā)展前景，但從短期的經(jīng)濟效益來看，發(fā)展鋰電池比氫燃料電池更具市場競爭力。
一、氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
1.基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)
工信部2016年制定的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》，規(guī)劃到2020年實現(xiàn)5000輛規(guī)模在特定地區(qū)公共服務(wù)用車領(lǐng)域的示范應(yīng)用，建成100座加氫站；2025年實現(xiàn)5萬輛規(guī)模的應(yīng)用，建成300座加氫站；2030年實現(xiàn)百萬輛氫燃料電池汽車的商業(yè)化應(yīng)用，建成1000座加氫站。
在政府政策的支持下，我國氫燃料電池汽車將迎來快速增長時期。我國現(xiàn)已建成加氫站12座，在建20座，主要集中在“京津冀”地區(qū)、“長三角”地區(qū)、“珠三角”地區(qū)。
2.車企重點發(fā)展氫燃料電池客車及專用車
截止2018年，共計77款燃料電池車（篩除重復(fù)車型）入選工信部發(fā)布的13批《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》，同比增加165%。
從產(chǎn)量上看，2018年我國氫燃料電池汽車產(chǎn)量累計生產(chǎn)1619輛，同比增長27%。其中，2018年1-11月產(chǎn)量增加平緩，12月生產(chǎn)數(shù)據(jù)達到1153輛，增量明顯，12月份生產(chǎn)的專用車多達876輛，預(yù)計這些車輛將在2019年銷售。國產(chǎn)的氫燃料電池主要以客車和專用車為主，其中客車710輛，專用車909輛。
據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2019年1月，純電動汽車配套的動力電池裝機量約4.63GWh，同比增長335.05%；插電式混合動力汽車配套的動力電池裝機量約0.34GWh，同比增長64.2%；燃料電池汽車配套的動力電池裝機量約0.01GWh，同比增長9464.06%。
從生產(chǎn)量和使用量上，我國氫燃料電池汽車都在增長，可見，我國氫燃料電池產(chǎn)業(yè)正在發(fā)展壯大。目前，氫燃料汽車的規(guī)?；l(fā)展雖然存在瓶頸，但國內(nèi)氫燃料電池企業(yè)和部分鋰電企業(yè)積極布局，主要以企業(yè)氫燃料電池客車和專用車為主。
二、鋰電企業(yè)提升電池能量密度并積極開發(fā)氫燃料電池
據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2018年國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)銷量分別完成了127萬輛和125.6萬輛，同比分別增長了59.9%和61.7%，其中純電動汽車產(chǎn)銷分別完成98.6萬輛和98.4萬輛，同比分別增長47.9%和50.8%。
目前，我國純電動汽車產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)好，產(chǎn)業(yè)鏈完善，已形成了結(jié)構(gòu)完整的動力電池產(chǎn)業(yè)體系。鋰電企業(yè)除迅速破解各大技術(shù)門檻，提升鋰電池能量密度外，部分企業(yè)也在積極布局氫燃料電池的發(fā)展規(guī)劃，試圖搶占先機。
比亞迪生產(chǎn)的純電動汽車占據(jù)國內(nèi)和國際相當(dāng)大的市場分額，據(jù)比亞迪2018半年度報告顯示，公司營收541.51億元，同比增長20.23%，其中新能源汽車業(yè)務(wù)增長為整體營收做出了巨大貢獻。2018年5月比亞迪宣布與美國混合動力公司合作研發(fā)氫燃料電池客車，推翻了此前堅決研發(fā)鋰電池的決定。短短兩年時間，比亞迪就轉(zhuǎn)變發(fā)展思路，將燃料電池的研發(fā)提上日程，可見，大型的鋰電企業(yè)也面臨發(fā)展方向的巨大選擇。
三、氫燃料電池能否顛覆鋰電池？
關(guān)于氫燃料電池是否能顛覆鋰電池的問題，小編收到了許多業(yè)內(nèi)專家、行業(yè)分析師、熱心網(wǎng)友的不同觀點，也為大家整理了車圈大佬的看法。
技術(shù)派
觀點1：氫燃料電池代表的不只是新能源汽車，更是有效的長時間儲能的問題，而且市場是需要技術(shù)來培養(yǎng)的。目前來說，無論是鋰電還是燃電都不能完全取代燃油車的地位，但是能源形式的變化浪潮我們需要與時俱進，單純的從市場或者技術(shù)本身判斷其可行性都是片面的。（行業(yè)分析師王熙大）
觀點2：個人覺得，氫燃料完全無法取代儲能電池技術(shù)。很多人在討論氫燃料電池技術(shù)的發(fā)展，但是卻忽略了這種技術(shù)是否為市場所接受。就像當(dāng)年愛迪生堅持直流發(fā)電和傳輸，技術(shù)不會差，但是最后敗給了特斯拉的交流電技術(shù)。
觀點3：關(guān)鍵問題是還沒有獲得技術(shù)突破，催化劑成本沒下來，和鋰電池對比成本明顯高。日本搞了很長時間，他們進行大規(guī)模商用了？特斯拉為什么搞幾千個松下18650裝車上，不用燃料電池？如獲得突破有大規(guī)模商用推廣可能性，這些器件或者配套設(shè)備都不是問題。
觀點4：從技術(shù)角度來說，三元、固態(tài)，理論上能量密度和可持續(xù)性比較低，未來發(fā)展燃料電池的能量密度是可以跟傳統(tǒng)燃油車相比的，但由于燃料電池發(fā)展投資高，產(chǎn)業(yè)鏈也很長，所以必須從國家頂層設(shè)計、能源角度、戰(zhàn)略角度和安全角度考慮。
觀點5：氫燃料電池主要的成分是氫，在使用壽命結(jié)束后，并不會對環(huán)境造成污染。鋰離子電池因含有重金屬鎳、鈷、砷等有毒污染物，所以必須要進行回收處理。此外，氫燃料電池在衰減、能效轉(zhuǎn)化、易維修程度等多方面有著顯著優(yōu)勢。
安全派
觀點1：自從總理從日本回來，感覺風(fēng)向就變了，想想未來馬路上跑的都是無污染的清潔汽車，確實有點期待和興奮。只是安全問題還是不容小覷?。?/p>
觀點2：燃料電池由于原料氫氣易燃易爆，市場普遍擔(dān)心其安全性問題。但業(yè)內(nèi)專家表示，從氫氣的特性、儲運過程、燃料電池車輛的安全設(shè)計、事故和極端情況下的車輛安全、加氫設(shè)施的安全規(guī)范5個角度全面分析了氫氣的使用安全問題，結(jié)論是：氫氣安全性并不差，足以媲美傳統(tǒng)燃料和鋰電。而且現(xiàn)在車用儲氫裝置都采用碳纖維材料，在80km/h速度多角度碰撞測試中都可以做到毫發(fā)無損。
觀點3：加氫站大規(guī)模儲存的不是氫，是甲醇，安全性并沒大問題。
支持派
觀點1：從國家的扶持力度就可以看出未來的發(fā)展趨勢，氫燃料電池從耐用性和環(huán)保方面必將取代鋰電池，在未來的幾年內(nèi)必然是電動車市場蓬勃發(fā)展的時期。
觀點2：氫燃料作為一種零排放、無污染的新能源，是國家實現(xiàn)節(jié)能減排和促進汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然選擇。建議由國家層面統(tǒng)籌規(guī)劃，將氫能從國家發(fā)展重點方向升級為國家發(fā)展戰(zhàn)略的層面，做好頂層設(shè)計，促進氫能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。（全國人大代表、奇瑞汽車股份有限公司董事長尹同躍）
觀點3：我國急需加強氫能源基礎(chǔ)設(shè)施尤其是加氫站的建設(shè)發(fā)展，理順整個氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，以此推動我國氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)健康、快速發(fā)展。（全國人大代表、長城汽車副董事長、總裁王鳳英）
分析派
觀點1：燃料電池汽車的優(yōu)勢顯而易見，但高壓儲氫是其推廣的瓶頸，不宜盲從，需合理布局。燃料電池汽車只是氫能產(chǎn)業(yè)的一部分，還有很多其他事情可以做，需要做。（海外華人科技組織聯(lián)合會專家顧問委員會材料科學(xué)委員會專家李海文）
觀點2：氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是一個系統(tǒng)工程，單純靠市場和企業(yè)無法完成，要充分發(fā)揮體制優(yōu)勢，因此國家頂層設(shè)計尤為重要?？蓞⒖紘H有效的氫能項目管理機制，從材料到運輸、加氫到運行的全生命周期，進行清晰、規(guī)范、系統(tǒng)化的頂層設(shè)計。
觀點3：燃料電池從根本上來說其實并不適合用于汽車，這里有各方面的原因，比如說氫氣罐的存放、加速性能等。更適合儲能，特別是國內(nèi)棄風(fēng)棄光以后的負(fù)電價。（海外華人科技組織聯(lián)合會專家顧問委員會材料科學(xué)委員會專家施遠）
觀點4：氫能產(chǎn)業(yè)未來要重點解決以下問題：一是產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化進度較慢，一些關(guān)鍵技術(shù)與國外還存在差距，產(chǎn)業(yè)鏈較為薄弱、工程化的能力還須提升；二是在基礎(chǔ)設(shè)施方面，制氫、供氫、加氫的系統(tǒng)先進性有待提升，制氫成本亟待降低；三是要加強企業(yè)主體作用、提升技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測體系，同時加強國際合面。
觀點5：氫燃料電池的未來也與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)息息相關(guān)，不能只看一端。國家政策傾斜是好事，說明有引導(dǎo)。但未來能否發(fā)展其重點依然是產(chǎn)業(yè)上的發(fā)展方向。沒有配套建設(shè)，沒有產(chǎn)業(yè)發(fā)展，一切都是空話。（行業(yè)分析師何歡）
觀點6：目前氫燃料在車用產(chǎn)品上，市場尚未形成規(guī)模，主要依賴國家補貼的推動。對我國而言，氫能的主要來源應(yīng)是可再生能源，同時可再生能源也需要氫能進行儲能，二者相互需要，只有這樣，氫能才真正具有戰(zhàn)略意義。最終的集中儲能應(yīng)是氫能，氫氣也可直接進入輸送管道，這是集中式、大規(guī)模、長時間可再生能源儲存的最佳方式。
總結(jié)
我國在氫燃料電池的發(fā)展上有一定的優(yōu)勢：（1）我們有豐富廉價的氫能資源，非常適合于引領(lǐng)全球。（2）國家政策傾斜，補貼力度很大。
但也有一定的不足：（1）產(chǎn)業(yè)鏈不完整、不配套。中國的氫能是從小公司開始的，幾乎全是創(chuàng)業(yè)企業(yè)，從技術(shù)部門發(fā)動的?，F(xiàn)在大企業(yè)進來時間還很短，不同于日韓的大公司起步，所以我們產(chǎn)業(yè)鏈不完整、不配套，成本降不下來，一個進口的空壓機幾乎相當(dāng)于先進技術(shù)國整個動力系統(tǒng)的成本。（2）關(guān)鍵零部件和產(chǎn)品的差距大，動力系統(tǒng)的膜電極、空壓機、氫泵以及儲氫瓶、加氫槍和軟管等加氫站的關(guān)鍵部件都是進口，對高壓氫用材料也沒有進行深入研究，安全性隱患巨大。
氫燃料電池要想成為真正的顛覆性技術(shù)，還需要降低成本、提升性能，亟待發(fā)展的不僅僅是氫燃料電池本身，還需要整個動力系統(tǒng)包括相關(guān)零部件的協(xié)同合作，這是一條漫漫長路，需要我們不斷努力去攻堅。
來源于：前沿材料
