当前,固态锂离子电池和氢燃料锂电池两大技术已成为新能源汽车产业发展的重要技术路线。二者争锋,各有利弊,我国新能源汽车布局该何去何从?
固态锂离子电池技术相对成熟,有一定商业化基础;而氢燃料锂电池在长途、重载方面有望率先取代燃油车。
具体来看:
●锂离子电池产业基础雄厚,但固态电池技术有待升级
固态锂离子电池技术是目前车用动力锂电池取得能量密度突破的重要方向。固态电池具备离子电导率高、机械强度高以及能量密度高等优势,受益于国内锂离子电池领域原有的技术积累和产业资源,可实现批量化生产且成本较低。固态电池在安全性与能量密度方面具备很大潜力,但是还需开展大量的研究工作改善电极/电解质界面、固体电解质加工以及化学稳定性等问题,弥补其低温条件下续驶里程锐减、充电困难、温控系统能效高等缺陷。
●氢燃料锂电池性能优势明显,但核心技术缺失、配套建设不足
氢燃料锂电池作为另一个发展分支同样深受业界推崇。氢燃料锂电池具有重量轻、寿命长、能量密度高、补给时间短、续航里程更长以及不受环境影响等特点。但其关键部件质子交换膜、催化剂、双极板等核心技术长期被国外垄断,严重制约产业发展,而且国内尚未形成制氢、储氢、加氢充分配套的氢能生态链,氢能基础设施建设不足,短时间内难以大范围推广。
●两种动力技术路线潜在应用优势各有不同
国内新能源汽车发展环境复杂,需求各异,固态锂离子电池和氢燃料锂电池两种技术路线拥有各自的优势和短板,面向实际应用各显潜力。
就能源分布、气候、地域以及区域功能性差异来看,两条技术路线分别有用武之地。首先,国内煤矿资源分布不均,近50%的煤炭资源分布在华北地区,另有约30%的储量在我国西北地区,而华东、西南等地区则少有煤炭资源。华北和西北地区电厂的多余产量可通过充电桩为固态锂离子电池汽车供应动力来源,达到燃油代替和提高电力利用率双重效果;
据统计2018年我国平均弃风率为7%,重要集中在新疆、甘肃、西藏等地区,随着制氢技术的发展,这些未被利用的资源可以转化为氢气,并以压缩气态储氢、液化储氢等方式储存起来。因此当地丰富的可再生能源为发展氢燃料锂电池汽车供应了得天独厚的条件。其次,现有固态电池技术暂无法满足东北等高寒地带的应用需求,而氢燃料锂电池可作为替代技术在这些地区优先发展。再次,就地域条件而言,华东地区城市分布较为集中、发展迅速,用车数量持续上升且短途交通线密集,适宜发展固态锂离子电池汽车。此外,港口加氢站集中布局难度相对较低,可针对停泊在港口的商用车进行转型,在港口布局氢能产业;高速公路等沿线服务区也便于设立油氢混合站,打造氢能城际高速,实现加氢站与加油站、加气站和充电站多站合一的布局。
根据汽车种类及用途的不同,两种技术也各有所长。家用乘用车、公交车数量庞大,行程较短,更适合装载高能量密度、小体积的固态锂离子电池。而且相比氢燃料锂电池,固态锂离子电池技术相对成熟,具备一定商业化基础,可满足乘用车及公交车的高需求量。商用车、物流车以及重型卡车要充足的乘用空间和长续航能力,装载固态锂离子电池会占用空间并新增负重,而氢燃料锂电池本身质轻,燃料借助外循环进入车体供应动力,在长途、重载方面实为取代燃油动力的首选。
此外,加氢体系适合集中布局,与长途、重载车集中存放的特点不谋而合,这可以大大提升加氢站利用的效率,降低维护成本。
