钜大LARGE | 点击量：565次 | 2022年02月23日
氢燃料动力锂离子电池发展有突破，速度将再次提升？
汽车行业经历动力转型变革的当下，锂离子动力锂离子电池和燃料动力锂电池范畴，相关技术的正向研发正呈现前所未有的井喷之象。
由此，在雄厚的产业化基础下，我国锂离子动力锂离子电池技术发展迅猛，2017年，在全球动力锂离子电池销量前十中，7家来自我国电池公司进榜。
令人惊喜的是，相比略显平静的氢燃料动力锂电池范畴，仿佛也将迎来又一轮技术提速。
例如，几日前，国务院总理李克强在日本首相安倍晋三陪同下，参观考察了丰田汽车北海道厂区，氢燃料动力锂电池汽车是参观项目之一。此外，在诸多政策中，燃料动力锂电池也被列为重点关注的技术路线。2016年五月，中共中央、国务院印发《国家创新驱动发展战略纲要》，表示要“开发氢能、燃料动力锂电池等新一代能源技术。”而在2018年，新能源汽车补贴加速退坡的情况下，我国将持续保持燃料动力锂电池汽车补贴不变。
基于政策起效，我国的氢燃料动力锂电池汽车市场开始逐渐活跃，更多的公司以及资本愿意进入这一范畴。
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%
尽管政府大力鼓励与支持，在发展氢燃料动力锂电池汽车的过程中，但还是遇到了一系列的问题：例如氢气来源、储存、运输、加注等技术匮乏，以及燃料动力锂电池电堆、电池系统外围零部件缺乏等等状况。
“关键问题还是燃料动力锂电池电堆高成本问题，其核心还是氢燃料动力锂电池的关键零部件的知识产权及国产化问题。”
武汉喜玛拉雅光电科技股份有限公司（以下简称：喜玛拉雅）总工程师谢金水认为，从全球来看，氢燃料动力锂电池和关键零部件被少数发达国家掌握和垄断，目前在我国装车的氢燃料动力锂电池汽车中，大多采用国外电堆和技术，其比例估计达到70％以上。惟有鼓励燃料动力锂电池零部件完全国产化，减少对进口的依靠，进一步降低燃料动力锂电池发动机的成本，使燃料动力锂电池汽车达到或接近燃油车的成本，这才能进一步促使氢燃料动力锂电池汽车的亲民化落地。
而在核心零部件上，氢燃料动力锂电池的膜电极技术，包括电解质薄膜和催化剂技术的自主研发，将是打破国外垄断的重点范畴。
围绕上述关键零部件，以喜玛拉雅为首的诸多技术公司，正在加快该范畴的研发工作，例如其早于2015年已携手清华大学于湖北咸宁市建立了氢燃料动力锂电池产业化基地，目前已孵化出诸多成果，并斩获了17项专利。
首先，催化剂方面，喜玛拉雅研制出一系列不同质量分数的pt／c催化剂，这囊括了40wt％，50wt％，60wt％，70wt％等不同数值。采用继续微波的工艺路线，让产品电化学活性面积达到90m2／g，同时，日产10公斤／天的能力，将成本大幅降低到了同类进口产品的一半。
此外，双极板范畴，其采用石墨粉做导电骨料，并通过采用模压方式加工，在保证该部件产品一致性的同时，延长使用，这也让加工成本比进口的同类零部件降低了80％。
作为燃料动力锂电池多相物质传输和电化学反应的场所，膜电极决定了燃料动力锂电池的性能、寿命、成本，喜玛拉雅在该范畴，利用石墨烯优异的导电性和导热性，喷涂在CCM与GDL之间，这不仅新增膜电极的导电性，并加快向外传递热量的速度，以利于成型后电堆的热管理。采用这种“热定型”膜电极制备办法，一体化封装成型，在提高功率密度的同时，也让制造成本相应降低。
正因在催化剂、膜电极、双极板等关键零部件的加工技术和工艺具备自主知识产权，喜玛拉雅电堆模块可快速灵活地配置燃料动力锂电池，适应不同的功率需求、不同的电压平台，功率实现1KW到100KW全倾覆，电堆质量密度达到了1．39KW／Kg，体积密度达到1．86KW／L。此外，在流场设计中采用了“稳压”流场技术，这也改良了气场流态，让各单电池的进口流量平均；石墨烯的加入，使得电堆的水、热管理变得相对容易迅速，有利于燃料动力锂电池系统的适时控制。
而为满足不同用车情境下，提高燃料动力锂电池的适应能力，喜玛拉雅针对应低温、高海拔等恶劣环境条件，也供应了更具针对性的处理办法。
在电堆设计中，喜玛拉雅采取了具备低温－40°C存储，－20°C启动的措施，在控制系统中集成了加热组件，提高了燃料动力锂电池系统的低温启动速度。同时，针对高海拔地区缺氧问题，该系统中增设了测试环境绝对压力的传感器，依据压力猜测空气中的含氧量，自动调节空气供给比，满足不同功率下的氧气需求量，将空压机的功耗控制在合理的范围，减少了bOp的能耗。
目前，该技术已在燃料动力锂电池公交车上搭载运营，产品由喜玛拉雅、中植汽车合作开发，电机额定功率135KW，配置50Kwh锂离子电池，燃料动力锂电池上，输出功率36Kw，续航里程达到500km。而两种动力路线的共同用途，在车辆产品运行过程中，提高了能量的利用效率。
譬如，能量分配上，燃料动力锂电池作为车辆行驶的主动力，在上坡、加速等加力情况下，锂离子电池供应额外的功率补充；在下坡、减速、刹车等情况下，燃料动力锂电池输出的功率大于电机消耗的功率，多余的能量用于给锂离子电池充电。
基于氢燃料动力锂电池关键材料及零部件的国产化，相比进口同类产品，武汉喜玛拉雅光电科技股份有限公司自主研发产品成本降低50％－80％，且部分零部件的质量和性能已具领先优点。去年五月，已建成年加工1000台燃料动力锂电池电堆加工线，今年年产量力将达12000台。
无疑，随着喜玛拉雅等诸多技术公司的研发落地，这不仅将彻底打破少数国家的长期垄断，也为燃料动力锂电池范畴的再度提速奠定良好基础。
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