将来汽车能源之战,氢燃料动力锂电池即将爆发?

2021-08-11      782 次浏览

近日据大众汽车集团首席战略官迈克尔·约斯特(MichaelJost)解析,目前该集团正在开发的纯电动MpE平台,开始对氢燃料动力锂电池的研究。对燃料动力锂电池的研究近年来重新兴起,业界普遍认为氢燃料动力锂电池,虽然受限于当前大环境影响,但或许会在十年后成为主流。


人们常说一句话:鸡蛋不要放在一个篮子里。意思是人在做规划的时候,不能只做单方面的打算,要多几个备选的办法才能降低的风险。


这话放在纯电动汽车市场上也能说得通。在纯电动汽车市场上,有关电池技术,既有主流的特斯拉、保时捷Taycan和比亚迪这样的锂离子电池玩家,也有丰田Mirai这样的氢燃料动力锂电池车企。那么究竟哪一个方向才是纯电动力的将来呢?


锂离子电池


十月九日的诺贝尔化学奖颁给了三位化学家:约翰·b·古迪纳夫、M·斯担利·威廷汉和吉野彰,用以表彰他们在电池范畴的紧要贡献。而他们研究的锂离子电池技术就是电动汽车电池技术的基础,因此有人将97岁的古迪纳夫称为“锂离子电池之父”。


作为当前市场上的主流,以锂离子电池为代表的特斯拉,无疑是市场上的香饽饽。


目前在纯电动汽车市场中使用锂离子电池技术紧要分为两种:特斯拉为首使用的三元锂离子电池和比亚迪为首的磷酸铁锂离子电池。下面让教授带你看看二者有什么差别吧?


三元锂离子电池VS磷酸铁锂离子电池


汽车上使用的锂离子电池寿命,一般是由循环使用次数来决定的,我国规定的动力容量衰减到80%以下就要强制回收。按照国家规定,电池电芯循环次数--也就是充放电--非得达到1000次以上。今朝普遍来讲磷酸铁锂离子电池的次数在2000次左右,三元锂离子电池刚是在1000-1500次左右,因此从循环使用次数上来讲磷酸铁锂离子电池是要优于三元锂离子电池的。


另外一个锂离子电池的标准是重量能量密度,这一点上特斯拉ModelS要比比亚迪汽车上使用的磷酸铁锂离子电池要高出很多。三元锂离子电池能量密度为200Wh/kg,磷酸铁锂离子电池则为约100-110Wh/kg,三元锂离子电池占优。


但是因为磷酸铁锂离子电池相对来说稳定性能更好,在高温(500-600℃)下才会分析。而三元锂离子电池因为是由大量单节电池联结组成电池包,特斯拉电池包就由7704节电池包成,要怎么样散热就成为了最大的问题。


如何让如此多的电池在高温下不会过热而引起短路,在这方面特斯拉是作得最好的。特斯拉采用液冷散热系统,平均分布的液冷管道,能让每只电芯能很好地跟水管接触,因此可以很好地带走电芯热量,达到很好地控制电芯的温度。


但是这样一来三元锂离子电池包加上散热系统整体的重量上就与磷酸铁锂离子电池在电池密度上相差无几了。从去年开始,特斯拉就宣布采用更先进的型号为21700的电池来取代今朝用的18650电池,以求达到更高的重量能量密度。


三元锂离子电池和磷酸铁锂离子电池还有一个共同的缺点,是在碰撞后,电池包变形,会造成短路起火,因此对电池包的碰撞保护,也是特斯拉和比亚迪等车企的重点研究方向。


氢燃料动力锂电池


其实氢燃料动力锂电池作为纯电动市场上的另类,在相当长的一段时间里,发展非常缓慢。近年来由于大家环保意识的加强,各国又重新关注这一范畴。据报道,国内市场吉利和大众等都已经宣布布局氢燃料动力锂电池。


丰田可以算是多方向发展的汽车厂家,旗下不仅有燃油车;在电动汽车范畴,除了油电混合车型卡罗拉双擎,还有一款量产的氢燃料汽车Mirai。


理论上来讲氢燃料动力锂电池是100%环保的能源,氢燃料动力锂电池的原理是由氢气和氧气发生化学反应,出现的能量转化为电能,从而驱动汽车,氢气燃烧出现的“废料”是水,完全对环境不造成污染,因此相当多的专家认为氢燃料是将来汽油的最终替代品。


而且相比锂离子电池长达几个小时的充电时间,氢燃料只要将汽车内载的氢气电池洋溢,耗时不会超过5分钟,即冲即走的感觉不要太爽。另外官方报道,加满气的丰田Mirai续航超过500km,大大缓解了有关电动汽车续航的担忧。


但目前氢燃料紧要的难点在氢气存储、运输以及加氢站的建设。


首先氢气的存储和运输都要将氢气用高压,压入氢气罐内,成本相对较高。而且在运输和存储的过程中有一定危险性,想像下在汽车座椅底下塞一个煤气坛有什么体验?


其次目前由于对氢燃料的投入不足,大部分车企并没有投入太多资金,因此在加氢站的建设上,目前还是极度匮乏。据媒体统计,全球在运营加氢站共328座,欧洲139座(德国56座),亚洲118座(日本91座),北美68座(美国40座),国内也仅有12座在运营的加氢站。


所以目前来看,买车容易加氢难,会在相当长的一段时间内制约着氢燃料动力锂电池的发展。


教授总结


从长远来看,电动汽车绝对是将来汽车发展的方向,虽然今朝的主流是锂离子电池,但氢能源作为0污染的环保原料也有相当大的潜力。


那么,谁才是将来汽车能源的主流?是锂离子电池胜出,还是氢能源主导,抑或是采用新的能源方式?欢迎大家留言发表看法。


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