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燃料电池VS锂离子电池 各自优劣势在哪

夜隼008
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  目前,新能源汽车技术主要集中在两个方向:首先是锂电池汽车,比如人人熟知的汽车界的“高帅富”代表特斯拉;其次是燃料电池汽车,如前几年韩国现代造出了全球首款量产版氢燃料电动汽车ix35 FCV。

  作为全球电动汽车研发和产业化“领头人”,日本新能源车企在电动汽车技术路线上与我国并不一致,他们的主流方向在燃料电池方面。在2014年12月,丰田正式推出全燃料电池电动汽车Mirai;本田也将在今年推出新一代燃料电池汽车FCV Clarity。

  对于锂电池汽车和燃料电池汽车的路线之争由来已久,那么锂离子电池和燃料电池到底哪种动力系统更加合适未来的电动汽车行业?他们各自的优劣势在哪里?

  燃料电池VS锂离子电池

  (一)安全性能的较量

  在能量密度、循环寿命、安全性能等这些技术指标中,最核心的要素是安全性。然而今年以来,锂电池汽车燃烧爆炸,锂电池工厂起火事件不断。业内人士表示,锂电池汽车在生产和使用的过程中,安全性的问题已日渐凸显。

  据了解,目前加强锂离子动力电池安全性主要通过热控制技术(PTC电极)、正负极表面陶瓷涂层、过充保护添加剂、采用电压敏感隔膜以及阻燃性电解液等方式,来改善锂电的安全性。

  “严格意义上说,这些措施都不可能从根本上解决锂离子动力电池的安全性问题,从目前情况来看锂离子动力电池在安全性问题上还没有妥善解决。”上海攀业氢能源科技有限公司总经理董辉坦言,就算是非常优秀的BMS也不能完全解决锂离子动力电池安全性问题。

  相对于锂离子电池,燃料电池的安全性则明显较高。据国外的综合测试结果表明,即使是在工作状态下对燃料电池堆进行穿刺短路,也不会引起电堆火灾和爆炸发生,这主要是因为电堆内部氢气的量并不大,而且氢气阀门可以迅速被切断。

  所以,燃料电池汽车只有在遭受重大交通事故或者应力疲劳导致储氢瓶破损氢气泄漏的情况下,才有可能引发诸如爆炸这样的重大安全问题。

  “氢气泄露积累到爆炸下限浓度要将近10秒的时间,在氢气传感器的警报下乘客有一定的逃离时间。加上氢气的特点是非常轻,泄漏之后迅速上升,在通风良好的环境下很难发生爆炸。”董辉解释道,氢气灌在使用之前都是要进行火烧、枪击等试验,合格之后才能使用,相对于锂电池汽车,燃料电动汽车在安全性能上更胜一筹。

  (二)能量密度的较量

  众所周知,当前新能源汽车大规模产业化所面临的第一大障碍,就是续航里程。续航里程是由动力电池系统所能够释放出来的电能决定的,近期政府提出一个“硬性指标”,就是到2020年,在满足安全性及其它技术指标前提下,锂离子电池能量密度需达到350Wh/Kg。

  据获悉,要想使锂离子电池成为“真正”的高能量密度电池仅有两条道路:提高电池工作电压或者提高正负极材料的比容量。要想在能量密度上“突飞猛进”,锂离子电池的下一个突破点,可能在于做全固态锂离子电池。

  而针对燃料电池能量密度,董辉表示,“燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池,电就被生产出来。从外表上看有正负极和电解质等,像一个蓄电池,但实质上它不能‘储电’而是一个‘发电厂’”。

  由此可见,燃料电池的能量密度并不取决于燃料电池电堆本身,而取决于其携带的氢气重量。而对于一个功率一定的燃料电池系统,其能量密度实际上是由储氢系统的储氢质量/体积百分比决定的。同等条件下,想要提高FC-EV续航里程必须采用更高效率的储氢系统。

  “特斯拉电池能量密度是170Wh/Kg,目前锂离子可以做到220Wh/Kg左右,宁德时代称将会推出能量密度为300Wh/Kg的锂离子电池。而燃料电池可以很轻松达到600Wh/Kg,并且今后有望突破1000Wh/Kg。”易津资本投资经理周道武提道。

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