鉅大LARGE | 點擊量：257次 | 2023年08月02日
未來是鋰離子電池的天下還是鉛酸電池的天下
目前，發(fā)展電動汽車是發(fā)展方向，從市場上和各個車企的投入方面都能看出其在電動車上下的力氣。現(xiàn)在，各大汽車廠家所推出的純電動汽車所使用的電池大多是鋰電池，續(xù)航里程從100多公里到特斯拉的500公里不等，價格上比同級別的燃油汽車貴不少。
燃料電池汽車是汽車電池的另一個重要方向，和鋰電池放在一起比較，燃料電池的優(yōu)缺點都很明顯。但是從長遠(yuǎn)的角度講，燃料電池和鋰電池哪種會在未來被廣泛使用還未可知。
從上圖的對比可以比較清楚的看出兩者各自的優(yōu)缺點，目前之所以看到更多的鋰電池純電動汽車主要是因為鋰電池技術(shù)比較成熟，商業(yè)化更加成熟，使得鋰電池的單價降下來了。此外，由于鋰電池是直接充電，充電站可以在現(xiàn)有的電網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行配套即可，成本相對較低。
燃料電池最明顯的優(yōu)點是不需要漫長的充電過程，只需要幾分鐘的加氫氣過程即可，豐田前段時間推出了充氣5分鐘，續(xù)航1000公里的燃料電池MPV，燃料電池汽車在這方面的前景可見一斑。燃料電池的另一個優(yōu)點是無污染，相比鋰電池在報廢之后產(chǎn)生的各種有毒污染物可能帶來的水污染，燃料電池主要產(chǎn)生水，使用結(jié)束后不存在這方面的問題。
未來哪種電池能占上風(fēng)還取決于兩種電池的瓶頸是否能被很好地解決，鋰電池面臨的關(guān)鍵技術(shù)有能量密度提升，安全性，熱管理等；燃料電池面臨著成本高、耐久性不足、冷啟動困難、系統(tǒng)集成優(yōu)化不足等瓶頸。短期來看，鋰電池更適用，而長期來看燃料電池更加可持續(xù)。
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%
目前燃料電池技術(shù)未能突破，電池成本居高，無法實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，未來也可能有新技術(shù)出現(xiàn)，燃料電池產(chǎn)業(yè)還是存替代風(fēng)險，加氫站等產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展都還比較緩慢。相比之下，鋰電池應(yīng)用除了動力，還有儲能以及3C等應(yīng)用領(lǐng)域。國家政策大力支持下，整車廠以及產(chǎn)業(yè)鏈均大舉投入，可預(yù)見的5-10年內(nèi)，鋰電池動力汽車將成為市場主流。
鋰電池
參考眾多國際車企新能源汽車銷量目標(biāo)是到2025年要占年度汽車總銷量的10-25%，我們測算中長期全球動力電池需求年均增加60-120Gwh，如果參考中法英德印等國燃油車到2040年全面退出，那么遠(yuǎn)期全球動力電池需求年均增加180-240GWh。全球動力電池現(xiàn)有產(chǎn)能主要分布在中日韓三國，新增動力電池產(chǎn)能有望集中在中國大陸，包括內(nèi)資的CATL、比亞迪、國軒高科、沃特瑪?shù)鹊拇笠?guī)模擴(kuò)產(chǎn)計劃，外資車企采購國產(chǎn)電池、特斯拉國產(chǎn)化、外資電池廠家來華設(shè)廠都將推動電池產(chǎn)能在大陸擴(kuò)張。
2017年新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄基本保持著每月一批的節(jié)奏，發(fā)布趨勢呈常態(tài)化。截至9月份，車型目錄已經(jīng)公布8批，合計共2,538款車型，其中新能源乘用車款196（其中純電動265），客車1,526款（其中純電動1,142款），專用車716款（其中純電動714款）。
伴隨新能源汽車銷量增長，動力電池作為核心零部件也得到快速增長。從2015年新能源汽車銷量大幅增長后，國內(nèi)外動力電池市場也呈現(xiàn)爆發(fā)趨勢，電池廠商的產(chǎn)能、出貨量的大幅提升。
中國動力電池出貨量占到全球的70%左右。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2016年全球動力電池企業(yè)出貨量排名中，前10排名中有7家企業(yè)來自中國，依次為比亞迪、寧德時代、沃特瑪、國軒高科、力神、比克以及中航鋰電，合計市場份額為51%，而日本廠商松下的市場份額為16%，韓國廠家三星和LG市占率合計僅為8%。
主流動力電池企業(yè)在2015-2020年產(chǎn)能擴(kuò)張及計劃情況，2016年新增產(chǎn)能約30-40GWh，而2017-2020年仍將新增190-240GWh，年均平均新增50-60GWh，年均擴(kuò)產(chǎn)目標(biāo)較2016年有大幅度提高，未來幾年仍然是動力電池擴(kuò)張高峰。
在電池廠家產(chǎn)能快速擴(kuò)張的同時，動力電池專用設(shè)備行業(yè)年均成倍增長。據(jù)GGII統(tǒng)計，2014-2016年國產(chǎn)鋰電設(shè)備市場規(guī)模分別為38、75、130億元，年均同比接近100%增長，并預(yù)計到2020年，國產(chǎn)設(shè)備規(guī)模達(dá)到285億元，國產(chǎn)化率提高到80%左右，相比2013年年均復(fù)合增速為40%。
燃料電池
燃料電池主要分為質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、堿性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）五種。這五種燃料電池各有優(yōu)缺點，技術(shù)成熟度相當(dāng)，而考慮到民用領(lǐng)域使用的廣泛性，方便規(guī)模化生產(chǎn)應(yīng)用的燃料電池最有機(jī)會打破燃料電池市場藍(lán)海的“堅冰”。
產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化是布局FCV的核心邏輯：對于其他企業(yè)來說，進(jìn)入FCV行業(yè)需要面對諸多難題：FCV技術(shù)門檻高；汽車行業(yè)屬于重資產(chǎn)行業(yè)，對準(zhǔn)入企業(yè)規(guī)模要求較大；行業(yè)發(fā)展早期必定需要持續(xù)資金投入，成本收回周期長；再者燃料電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)技術(shù)發(fā)展并不成熟導(dǎo)致投資風(fēng)險較大。“中國制造2025”明確提出了發(fā)展FCV第一步需要實現(xiàn)關(guān)鍵材料零部件逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化與燃料電池和電堆整車性能提升。
1.安全性角度
燃料電池系統(tǒng)的安全隱患主要來自氫氣的泄露與控制，而鋰電池的安全隱患主要來自于鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（這種反應(yīng)極快，不易控制）。燃料電池的安全隱患屬于物理層面，鋰電池的安全隱患屬于化學(xué)層面，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度極其短暫，加上大型鋰離子動力電池的BMS安全監(jiān)控主要是依據(jù)電芯溫度和電壓/電流的變化。
所以就可控性角度說，鋰電池的控制難度要比燃料電池大。不過如果遇到極端劇烈碰撞，燃料電池的危害程度則要更大。
2.低溫性能角度
總體而言鋰電池的低溫性能要比燃料電池差。
這是因為低溫下電解液的粘度增大電導(dǎo)率下降，導(dǎo)致電池極化急劇增加。雖然燃料電池低溫起步性能差，但隨著啟動后自身放熱，電堆的溫度會很快穩(wěn)定在80-90℃的正常工作溫度范圍。
3.成本角度
雖然燃料電池的無需依賴石油，理論上屬于零排放（排出水），但氫氣來源、存儲、安全使用等復(fù)雜和嚴(yán)苛，導(dǎo)致氫燃料電池成本過高。
4.補(bǔ)給時間
以氫燃料電池為例，補(bǔ)給時間很短，直接加氫僅需3~5分鐘。而鋰電池充電卻很費勁，一般充電模式下需要3~8小時才能充滿。
5.續(xù)航里程
就現(xiàn)今鋰電池技術(shù)而言，很難突破500km，但氫燃料電池儲能密度高，且重量輕，續(xù)航里程普遍更遠(yuǎn)，超過500公里沒難度，比如豐田Mirai氫燃料電池車?yán)m(xù)航里程就突破了500km。燃料電池在續(xù)航里程上更有優(yōu)勢，這是因為相比于鋰離子電池，燃料電池的能量密度主要取決于其攜帶的氫氣量，“油箱”越大，續(xù)航里程越大（簡單理解是：鋰電池是儲電裝置，而燃料電池是能量轉(zhuǎn)化裝置）。
雖然燃料電池相比鋰電池有著諸多優(yōu)點，但鋰電池發(fā)展了百來年，工業(yè)化程度是前者不可企及的。除此外，燃料電池的技術(shù)壁壘要比鋰電池大得多，而且加氫站、氫燃料運輸?shù)惹赖慕㈦y度大。
總之，燃料電池的綜合能力要高于鋰電池，但實際使用困難重重。就短期來說，鋰電池會是主流，而在更遠(yuǎn)的將來，還沒有定數(shù)。
