鉅大LARGE | 點擊量：803次 | 2021年08月28日
可靠耐久是氫燃料動力鋰電池研發(fā)關(guān)鍵
當(dāng)前，電動汽車行業(yè)發(fā)展一浪高過一浪，而近期最為熱門的話題非氫燃料動力鋰電池汽車莫屬。政策支持、業(yè)界看好、資本涌入，倘若說2017年被視為氫燃料動力鋰電池汽車元年，今年則是大規(guī)模商業(yè)化的緊要開端。
多重利好之下，氫燃料動力鋰電池汽車距離量產(chǎn)還有多遠?我國的技術(shù)水平相比國際先進差距何在?此外還有什么關(guān)鍵環(huán)節(jié)亟待沖破?潛心行業(yè)40多年，我國工程院院士、中科院大連化學(xué)物理研究所研究員衣寶廉對此有著自己的看法。
尚處商業(yè)化導(dǎo)入階段
我國能源報：有人用起個大早、趕個晚集形容我國氫燃料動力鋰電池汽車的現(xiàn)狀，其發(fā)展到底要怎么樣?
衣寶廉：燃料動力鋰電池汽車在我國起步較早，實際上九五時期就已進入準備。2001年，科技部制定了三縱三橫的新能源汽車研公布局，燃料動力鋰電池汽車當(dāng)時便被列為重點。
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20多年來，以氫能作為緊要燃料的燃料動力鋰電池汽車，在我國的發(fā)展有目共睹。我國現(xiàn)已掌握車用氫燃料動力鋰電池的核心技術(shù)，基本建立具有自主知識產(chǎn)權(quán)的燃料動力鋰電池動力系統(tǒng)平臺，并進行了示范運行。在壽命、可靠性、可使用性等方面，氫燃料動力鋰電池均基本達到車輛使用要求，具備大規(guī)模示范的基礎(chǔ)并趨于成熟。
不過也應(yīng)看到，我國目前投入示范的車輛基本為大巴車，相關(guān)部門提出的1000輛示范，緊要也是大巴車。換句話說，氫燃料汽車尚處大規(guī)模商業(yè)化的導(dǎo)入階段，要作為乘用車走進尋常百姓家仍舊任重道遠。
我國能源報：國際的整體發(fā)展現(xiàn)狀要怎么樣?與其相比我國存在什么緊要差距?
衣寶廉：國際上約莫可分三個發(fā)展階段，從上世紀90年代開始探索，證明燃料動力鋰電池車可滿足汽車使用性能的要求;2005-2012年緊要處理電池壽命問題，例如美國能源部要求大巴車燃料動力鋰電池壽命大于1萬小時、轎車大于5000小時等;目前已進入商業(yè)化初始階段，主流車企不斷推出新款燃料動力鋰電池汽車，但也面對成本、加氫站配套等難題。
整體而言，氫燃料汽車暫未進入預(yù)想的大規(guī)模上升期。我認為，實現(xiàn)盈利還需5年左右時間，大幅提高則要到2025-2030年。
而比較國際先進水平，我認為國產(chǎn)整車性能并不差，但在燃料動力鋰電池發(fā)動機的可靠性與耐久性方面，仍有一定差距。國外燃料動力鋰電池堆在轎車上已經(jīng)大于5000小時，客車工況下已沖破2萬小時壽命。國內(nèi)新源動力，電堆運行壽命已達5000-8000小時，當(dāng)然還需改進提高，此外在電堆的比功率方面還需向國際水平靠攏。新源動力的電堆已在國內(nèi)首款商業(yè)化的燃料動力鋰電池汽車上汽大通FCV80上得到使用。FCV80燃料動力鋰電池車已公開銷售，扣除政府補貼售價30萬，是國內(nèi)燃料動力鋰電池車的一個亮點。
耐久性、可靠性與經(jīng)濟性是瓶頸
我國能源報：可靠性、耐久性難題的根源何在?有何處理方向?
衣寶廉：燃料動力鋰電池的發(fā)電原理是把燃料中的化學(xué)能筆直轉(zhuǎn)化為電能。一方面，在額定工作條件下，1節(jié)單電池的工作電壓約為0.7伏，車用燃料動力鋰電池正是由數(shù)百節(jié)這樣的單電池包成，一致性運行的難度加大，系統(tǒng)復(fù)雜也給可靠性帶來挑戰(zhàn)。另一方面，內(nèi)燃機在燃油車中已有100多年使用，技術(shù)十分成熟，車用燃料動力鋰電池僅有20余年踐行，難免存在不足。
要怎么樣讓燃料動力鋰電池運行更久、更穩(wěn)定?我認為可從系統(tǒng)與控制策略入手，通過調(diào)整優(yōu)化，讓燃料動力鋰電池處于更加有利的運行狀況下，減少甚至避開不利條件，達到延緩衰減的目的。同時，繼續(xù)加速新材料研發(fā)，當(dāng)能抵抗車用苛刻工況的新材料技術(shù)發(fā)展成熟時，材料本身的機械性損傷減小，系統(tǒng)有望進一步簡化，從而延長電池壽命。
我國能源報：除此之外，還有什么緊要制約?
衣寶廉：另一關(guān)鍵是成本。雖有諸多示范，但現(xiàn)階段考慮更多的是技術(shù)可行性，并未過多關(guān)注成本。從整車造價看，氫燃料汽車成本仍是燃油車的3-4倍，是鋰離子電池汽車的1.5-2倍。要走向商業(yè)化，經(jīng)濟性必不可少。
例如，催化劑作為氫燃料動力鋰電池的核心部件，鉑是其中必不可少的材料。鉑就是通常所說的白金，全世界產(chǎn)量都很有限，價格自然就上去了。為降低成本，要么尋找替代，要么通過技術(shù)手段降低用量。目前，國際先進技術(shù)下的鉑用量低至0.2gpt/kW，我國均勻在0.4gpt/kW左右。我認為，每輛車中的鉑用量低至5-10克時，即0.1gpt/kW，才能真正達經(jīng)濟性要求，這相當(dāng)于汽車尾氣凈化器中的鉑用量。
此外，部分關(guān)鍵材料、零部件及配套工藝等，目前仍依靠進口。國內(nèi)市場暫未形成氣候，我們也未完善自己的燃料動力鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈，無形中徒增成本。
技術(shù)可行走向商業(yè)可行
我國能源報：基于上述瓶頸，氫燃料汽車要怎么樣實現(xiàn)進一步推廣?
衣寶廉：首先應(yīng)認識到，我國發(fā)展氫燃料汽車擁有先天優(yōu)點。作為全球之最的用氫大戶，包括煤制氫、電解水制氫在內(nèi)等方式，都為燃料供應(yīng)奠定充分保障。每年僅副產(chǎn)氫量，我國就達1000多萬噸，再加上棄光、棄水電量年可制氫約300萬噸，這1300萬噸氫足可供燃料電車汽車使用。而這也是歐美、日本等地不具備的優(yōu)點。
其次要想實現(xiàn)大規(guī)模發(fā)展，作為核心部件的燃料動力鋰電池，還需跨越以下幾關(guān)：一是壽命關(guān)，至少實現(xiàn)0.5-1萬小時，才能滿足車用要求。二是經(jīng)濟性，車輛在扣除政府補貼后，應(yīng)達到與燃油車、鋰離子電池車相似的價格水平。在此情況下，哪怕政府補貼退坡，也能持續(xù)保證氫燃料汽車的商業(yè)化推廣。第三是核心部件、關(guān)鍵材料的國產(chǎn)化，既要在技術(shù)層面研發(fā)沖破，也要建立燃料動力鋰電池電堆、系統(tǒng)等批量加工線。
推廣方式上，我認為可從大巴、物流車出發(fā)，再逐步向乘用車推廣。一方面，我國現(xiàn)有已建、在建的加氫站惟有40多座，配套設(shè)施仍待完善，而商用車對加氫站的依靠相對較低，可率先嘗試。同時，或可在棄光、棄水較為嚴重的地區(qū)先驅(qū)發(fā)展，由此縮短運輸距離、降低難度。至少應(yīng)保證示范車輛的出行率在90%以上，然后通過各角度比較完善，由技術(shù)性可行向商業(yè)化可行過渡。
我國能源報：推廣中還有什么值得留意的問題?
衣寶廉：不久前，全國燃料動力鋰電池及液流電池標準化技術(shù)委員會剛剛討論通過《燃料動力鋰電池電動汽車燃料動力鋰電池堆安全要求》，并決定將這項填補國內(nèi)空白的標準作為推薦性國家標準。為配合下一步的大規(guī)模運行，針對安全、技術(shù)等方面的行業(yè)標準應(yīng)盡快跟上，從制度上規(guī)范燃料動力鋰電池汽車的將來發(fā)展。
