钜大LARGE | 点击量：782次 | 2021年08月28日
可靠耐久是氢燃料动力锂电池研发关键
当前，电动汽车行业发展一浪高过一浪，而近期最为热门的话题非氢燃料动力锂电池汽车莫属。政策支持、业界看好、资本涌入，倘若说2017年被视为氢燃料动力锂电池汽车元年，今年则是大规模商业化的紧要开端。
多重利好之下，氢燃料动力锂电池汽车距离量产还有多远?我国的技术水平相比国际先进差距何在?此外还有什么关键环节亟待冲破?潜心行业40多年，我国工程院院士、中科院大连化学物理研究所研究员衣宝廉对此有着自己的看法。
尚处商业化导入阶段
我国能源报：有人用起个大早、赶个晚集形容我国氢燃料动力锂电池汽车的现状，其发展到底要怎么样?
衣宝廉：燃料动力锂电池汽车在我国起步较早，实际上九五时期就已进入准备。2001年，科技部制定了三纵三横的新能源汽车研公布局，燃料动力锂电池汽车当时便被列为重点。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
20多年来，以氢能作为紧要燃料的燃料动力锂电池汽车，在我国的发展有目共睹。我国现已掌握车用氢燃料动力锂电池的核心技术，基本建立具有自主知识产权的燃料动力锂电池动力系统平台，并进行了示范运行。在寿命、可靠性、可使用性等方面，氢燃料动力锂电池均基本达到车辆使用要求，具备大规模示范的基础并趋于成熟。
不过也应看到，我国目前投入示范的车辆基本为大巴车，相关部门提出的1000辆示范，紧要也是大巴车。换句话说，氢燃料汽车尚处大规模商业化的导入阶段，要作为乘用车走进寻常百姓家仍旧任重道远。
我国能源报：国际的整体发展现状要怎么样?与其相比我国存在什么紧要差距?
衣宝廉：国际上约莫可分三个发展阶段，从上世纪90年代开始探索，证明燃料动力锂电池车可满足汽车使用性能的要求;2005-2012年紧要处理电池寿命问题，例如美国能源部要求大巴车燃料动力锂电池寿命大于1万小时、轿车大于5000小时等;目前已进入商业化初始阶段，主流车企不断推出新款燃料动力锂电池汽车，但也面对成本、加氢站配套等难题。
整体而言，氢燃料汽车暂未进入预想的大规模上升期。我认为，实现盈利还需5年左右时间，大幅提高则要到2025-2030年。
而比较国际先进水平，我认为国产整车性能并不差，但在燃料动力锂电池发动机的可靠性与耐久性方面，仍有一定差距。国外燃料动力锂电池堆在轿车上已经大于5000小时，客车工况下已冲破2万小时寿命。国内新源动力，电堆运行寿命已达5000-8000小时，当然还需改进提高，此外在电堆的比功率方面还需向国际水平靠拢。新源动力的电堆已在国内首款商业化的燃料动力锂电池汽车上汽大通FCV80上得到使用。FCV80燃料动力锂电池车已公开销售，扣除政府补贴售价30万，是国内燃料动力锂电池车的一个亮点。
耐久性、可靠性与经济性是瓶颈
我国能源报：可靠性、耐久性难题的根源何在?有何处理方向?
衣宝廉：燃料动力锂电池的发电原理是把燃料中的化学能笔直转化为电能。一方面，在额定工作条件下，1节单电池的工作电压约为0.7伏，车用燃料动力锂电池正是由数百节这样的单电池包成，一致性运行的难度加大，系统复杂也给可靠性带来挑战。另一方面，内燃机在燃油车中已有100多年使用，技术十分成熟，车用燃料动力锂电池仅有20余年践行，难免存在不足。
要怎么样让燃料动力锂电池运行更久、更稳定?我认为可从系统与控制策略入手，通过调整优化，让燃料动力锂电池处于更加有利的运行状况下，减少甚至避开不利条件，达到延缓衰减的目的。同时，继续加速新材料研发，当能抵抗车用苛刻工况的新材料技术发展成熟时，材料本身的机械性损伤减小，系统有望进一步简化，从而延长电池寿命。
我国能源报：除此之外，还有什么紧要制约?
衣宝廉：另一关键是成本。虽有诸多示范，但现阶段考虑更多的是技术可行性，并未过多关注成本。从整车造价看，氢燃料汽车成本仍是燃油车的3-4倍，是锂离子电池汽车的1.5-2倍。要走向商业化，经济性必不可少。
例如，催化剂作为氢燃料动力锂电池的核心部件，铂是其中必不可少的材料。铂就是通常所说的白金，全世界产量都很有限，价格自然就上去了。为降低成本，要么寻找替代，要么通过技术手段降低用量。目前，国际先进技术下的铂用量低至0.2gpt/kW，我国均匀在0.4gpt/kW左右。我认为，每辆车中的铂用量低至5-10克时，即0.1gpt/kW，才能真正达经济性要求，这相当于汽车尾气净化器中的铂用量。
此外，部分关键材料、零部件及配套工艺等，目前仍依靠进口。国内市场暂未形成气候，我们也未完善自己的燃料动力锂电池产业链，无形中徒增成本。
技术可行走向商业可行
我国能源报：基于上述瓶颈，氢燃料汽车要怎么样实现进一步推广?
衣宝廉：首先应认识到，我国发展氢燃料汽车拥有先天优点。作为全球之最的用氢大户，包括煤制氢、电解水制氢在内等方式，都为燃料供应奠定充分保障。每年仅副产氢量，我国就达1000多万吨，再加上弃光、弃水电量年可制氢约300万吨，这1300万吨氢足可供燃料电车汽车使用。而这也是欧美、日本等地不具备的优点。
其次要想实现大规模发展，作为核心部件的燃料动力锂电池，还需跨越以下几关：一是寿命关，至少实现0.5-1万小时，才能满足车用要求。二是经济性，车辆在扣除政府补贴后，应达到与燃油车、锂离子电池车相似的价格水平。在此情况下，哪怕政府补贴退坡，也能持续保证氢燃料汽车的商业化推广。第三是核心部件、关键材料的国产化，既要在技术层面研发冲破，也要建立燃料动力锂电池电堆、系统等批量加工线。
推广方式上，我认为可从大巴、物流车出发，再逐步向乘用车推广。一方面，我国现有已建、在建的加氢站惟有40多座，配套设施仍待完善，而商用车对加氢站的依靠相对较低，可率先尝试。同时，或可在弃光、弃水较为严重的地区先驱发展，由此缩短运输距离、降低难度。至少应保证示范车辆的出行率在90%以上，然后通过各角度比较完善，由技术性可行向商业化可行过渡。
我国能源报：推广中还有什么值得留意的问题?
衣宝廉：不久前，全国燃料动力锂电池及液流电池标准化技术委员会刚刚讨论通过《燃料动力锂电池电动汽车燃料动力锂电池堆安全要求》，并决定将这项填补国内空白的标准作为推荐性国家标准。为配合下一步的大规模运行，针对安全、技术等方面的行业标准应尽快跟上，从制度上规范燃料动力锂电池汽车的将来发展。
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