锂电池与燃料电池的生死战

丰田与特斯拉的合作危机引发外界对于锂电池汽车的质疑。丰田看中的氢燃料电池车具备环保、续航能力强、加注燃料快等优点，能够解决目前锂电池的瓶颈，事实如此吗？先来看一下锂电池在电动汽车应用中出现过什么问题吧！

丰田特斯拉合作引发锂电池汽车三大问题

因与特斯拉公司的协议期满，丰田将于今年结束RAV4电动车的生产，特斯拉在与丰田合作的RAV4电动车项目中的生产活动也将于2014年终止。日前，丰田宣布2015年将其开发的燃料电池车正式推向市场，合作密切的丰田与特斯拉终止RAV4电动车项目的原因或在于此。

丰田与特斯拉缘何现“合作危机”?

RAV4电动车的销量一直在低位徘徊。丰田与特斯拉合作的RAV4电动车项目始于2012年，丰田计划在之后三年时间里向特斯拉采购电池组和电机，用于生产大约2600辆RAV4电动车。这一车型主要在美国加利福尼亚洲销售，目的是为了满足该州对于大型车企提出的销售一定规模零排放汽车的要求。尽管丰田在美国为RAV4电动车提供了降价、租赁和贷款优惠等促销措施，但RAV4电动车的销量始终在低位徘徊，截至今年4月份，其销量仅为1594辆，与2014年底销售2600辆的目标还存在很大差距。

丰田新能源汽车战略发生变化。近期，氢燃料电池车持续升温，丰田、本田、奔驰、上汽等车企巨头纷纷布局，甚至有专家认为氢燃料电池车是新能源汽车的终极目标。丰田方面，出于氢燃料电池车零排放，且续航能力强、加注燃料快等特性考量，新能源汽车战略开始转向氢燃料电池车。2014北京车展上，丰田推出了氢燃料电池概念车，并计划于2015年在北美、欧洲和日本同步上市一款氢燃料电池车，年销量目标5000至1万辆。如今又计划结束RAV4电动车的生产，足以说明其新能源汽车战略的改变。

“合作危机”引出锂离子电池电动汽车的三大问题

一是间接污染依然不能避免。通过与氢燃料电池车对比，更加凸显传统锂离子电池电动汽车的污染问题。首先，目前锂离子电池充电的电力来源仍主要依靠火力发电方式，化石能源转化为电能的过程中会对环境造成污染；其次，锂离子电池的正负极材料、电解质溶液等物质对于环境和人体健康也有很大影响，美国已将锂离子电池归类为一种包括易燃性、浸出毒性、腐蚀性、反应性等有毒有害性的电池。因此，依靠锂离子电池运行的电动汽车还是会间接产生一定污染。

氢燃料电池车能够实现真正意义上的零污染。其原理是把氢输入到燃料电池中，氢原子的电子被质子交换膜阻隔，通过外电路从负极传导到正极，成为电能驱动电动机，质子却可以通过质子交换膜与氧化合为纯净的水雾排出。氢燃料电池车的燃料是氢和氧，通过电化学反应，而不是采用燃烧（汽、柴油）或储能（蓄电池）方式释放能量，生成物也只有清洁的水，有效降低了一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、温室气体等能够对环境造成污染的气体的排放，实现真正意义的零污染。

二是续航能力普遍不足。续航能力不足是电动汽车的一大缺陷。电动汽车续航能力主要受限于电池的能量密度，目前国内电动汽车主要选用的是磷酸铁锂电池，其实际比容量仅达到140mAh/g左右。以进入《北京市示范应用新能源小客车生产企业及产品目录》的几款车为例，北汽E150EV的续航里程为130公里，上汽荣威E50为180公里，江淮为200公里，表现最好的比亚迪e6也仅达到300公里，与传统汽车续航能力相差甚远。目前代表全球最先进电动汽车的特斯拉MODELS车型其续航能力虽然可达到502公里，但业界为其未来的提升空间并不看好。

氢燃料电池车不存在续航能不足的问题。由于氢燃料电池能够将化学能直接转换为电能，不需要经过热能和机械能（发电机）的中间变换，因此发电效率高，可以达到50%以上。氢燃料电池车行驶里程可轻松达到500-600公里。

三是充电时间长。电动汽车充电时间过长也是影响消费者兴趣的重要原因，以比亚迪e6为例，在大功率充电站充满也要2个小时，使用普通民用交流电充满则需要38个小时，而传统车加满一箱汽油最多不超过5分钟。氢燃料电池车加注燃料的时间与传统汽油车相差无几，加满燃料仅需3-5分钟。

综上所述，氢燃料电池车具备环保、续航能力强、加注燃料快等优点，能够解决当前锂离子电池电动汽车存在的三大问题，是未来电动汽车的重要发展方向。但从目前的实际情况看，因氢燃料电池制造成本居高不下、加氢设施建设难度大等问题，氢燃料电池车距大规模商业化还存在较大差距，传统锂离子电池电动汽车依然是当前新能源汽车的主流。

促进电动汽车发展的建议

发展清洁电能，降低电动汽车间接污染。一是建设太阳能、风能充电站，实现真正零污染。目前，我国太阳能充电站已经取得一定进展，2010年江西省电力公司投资建设的光伏屋顶汽车充电站在江西宜春竣工并已投入运营，为光伏充电站的发展奠定了基础；风能充电方面，可借鉴英国Ecotricity的先进经验，其建设的风能充电桩取得了很大成功。二是大力发展太阳能、风能、核能等发电项目，改善我国以化石燃料发电为主的电力结构，降低电动汽车间接污染。

加大研发力度，提升动力锂电池性能。重点加强锂电池正极材料的研发，特别是三元材料等的研发利用，提升动力锂电池能量密度。传统磷酸铁锂材料的理论比容量只有170mAh/g，三元材料的理论比容量则达到278mAh/g，差距较大；同时，对比实际比容量来看，三元材料锂电池可达到170mAh/g以上，比传统磷酸铁锂电池提高30%以上，具有广阔的发展空间。

快充与换电相结合，提高运行效率。对于非营运车辆，加强高压快速充电站的建设和技术突破，进一步缩短充电时间，调查显示，只有当电动汽车的充电时间缩短到10分钟以内才能够普遍被消费者接受；对于出租车、公交车等营运车辆，大力发展换电技术，统一规划建设市内换电站，做到合理布局，并进一步提升换电时间。

“技术小三”燃料电池曾致丰田特斯拉分手

现如今，电动汽车的发展主要依赖的是更精良的电池技术，这一点恐怕没有哪家车企比日本丰田更能领悟其真正含义。因为丰田普锐斯严格意义上说是第一台电油混动车型，而其动力最初则来源于利用金属氢化物技术制成的电池。当然，现在大部分电动车的电池组早已经被更先进的锂电池所替代了。

上周，尽管丰田与特斯拉分道扬镳，建立的电池研发联盟合约终止，但同时丰田给予业界了非常明白的信息：那就是它已经在另外一种可替代电力的重要能源上下足了血本。几天前，在《财富》杂志举办的一次会议上，丰田北美地区负责人JimLentz在接受采访时告诉记者说，“未来我们的研发重心会主要集中在燃料电池技术上。”

此前，很多媒体把燃料电池和电动车（EV）做了错误区分。其实，一台燃料电池汽车就是一台电动车，因为像纯电池驱动的车子，燃料电池先将能量以化学能的方式储存下来，之后再转换成电能输出供汽车使用。只不过燃料电池需要随时补充氢气，就像电池需要充电一样。

密歇根州立大学教授、前通用研发部门负责人LarryBurns表示，“燃料电池”很多人听起来会觉得很陌生，而这也是为什么这项技术很唬人、吓退了不少投资者的原因。如果可以选择的话，当初他可不会取一个像‘燃料电池’这样的名字，而可能会把它叫做‘氢气电池’，而的确这只是另一种电池技术罢了。因为从汽车的角度来讲，不管电能是从普通电池还是燃料电池堆中释放出来的，使用的是同样的电力电子技术和电动机；运行的时候一样很安静，没有换挡点。

其实燃料电池技术很早以前就出现了，只是近几十年来，众车企一直都表现得十分谨慎、对其保持着观望的态度。而唯有现在，氢燃料电池技术发展日渐成熟，同时和目前的市场需求变得不谋而合。

所谓“事物存在必好坏参半”。燃料电池最大的优势在于体积小、分量轻但储能很高，而汽车在舍弃笨重的电池组之后，续航里程也能得到大幅度提升；但它的缺点同样也十分扎眼：和全电池电力驱动的汽车（比如像特斯拉的ModelS）相比而言，使用了燃料电池技术的电动车在提供峰值功率输出方面表现较弱，同时和“烧油”的其他车型在动力扭矩输出方面更是有着千壤之别。

所以，按照Burns教授的话说，即使未来燃料电池技术统治了电动车的世界，也希望这些车子能够采用混合动力的设计方式，至少上面得有一小块电池组。因为你可不能指望靠燃料电池达到动力输出的峰值，长此以往，它的寿命同样也会大打折扣。而像现在混动汽车的设计一样，让锂电池负载动力峰值则是一个不错的解决方案。

从明年开始，氢燃料补给站将从加州开始向美国全境蔓延，而这也说明属于氢燃料电池的时代也即将到来。丰田计划于2015年在北美地区推出由氢燃料电池驱动的中型轿车，而现代也紧随其后将在燃料电池领域有大的举动。其他像奔驰、克莱斯勒、本田以及通用等主要车厂目前也正努力突破燃料电池技术的相关难题。

纯电动汽车与氢燃料车终极大对比

目前，新能源汽车依然是最火的话题。不论是纯电动车，还是插电式混合动力车，抑或是氢燃料电池车，几乎所有汽车制造商都在加紧研发。而各国政府对于新能源车的补贴政策，也在如火如荼地进行当中。不过，可以看到，各国对于新能源车的未来走势，还是存在相当大的分歧。

德国：为电动车开绿灯

车企：宝马、大众两款电动车即将上市

宝马其实在氢燃料电池和纯电动车领域都做过努力，但很显然，电动车赢了。宝马曾经发布过7系的氢燃料电池版本，但为电动车，它不仅重新设计了车型，还开创了一个子品牌——i系列。据德国《商业日报》同瑞士信贷银行合作估算的结果，到2013年宝马总计向电动车项目——i子品牌投资30亿欧元。据悉，宝马未来i系列车型将覆盖从i1到i9。

最先亮相的是宝马纯电动车i3以及插电式混合动力车i8，而i8预计将于9月在中国市场上市销售，预计售价为198.8万~218.8万元，这将是除了7系以外最贵的宝马汽车。

大众同样也对电动车的兴趣大过于氢燃料电池车。按照大众此前发布的电动车战略，其目标是在2018年成为电动车市场的领导者，电动车产品将占据产品比例的3%。同样，纯电动车和插电式混合动力也是大众发展的方向，2014年至2015年，大众汽车将发布6款以上电动车。大众旗下首款小型纯电动车e-up!在去年法兰克福车展首秀之后，今年年底将进入中国市场进行销售，甚至还计划于2016年在中国本土生产。

政府：电动车将拥有诸多优先权

跟日本政府押宝的路子不一样，德国政府将希望寄托在电动车上。日前，德国联邦政府已经制定了电动汽车促进法草案，联邦交通部和环境部已于8月1日向有关联邦部提交法案征求意见稿，新法案有望于2015年2月1日生效。届时德电动车将拥有诸多优先权，如有权使用公交车道、免费专属停车位、限制通行区域豁免权等，电动车也将拥有特殊的车牌。不过，该草案还未给出购买补贴政策的具体方案。

按照德国政府的设想，至2020年，德国上路的电动车数量要达到100万辆。但截至2014年初，在德国上牌的电动车数量仅为1.2万辆。据德国联邦经济技术部的相关人士介绍，德国于2010年正式成立电动车平台，到今年年底，总共有16款电动车型在德销售。今年5月，德国共销售1409辆电动车。

基础设施：鼓励私人充电设施

前不久，德国总理默克尔来到了清华大学，与中国政府官员共同为“中德充电桩项目”揭幕。未来，中德两国将统一充电桩标准，希望能够在基础设施的统一上占领先机。

按照德国的规划，未来私人充电设施占比大约为85%，约为102.5万个，半公共充电设施将占比10%，约11万个充电桩，而公共大型充电站，将只占比5%。

也就是说，如果你使用电动车，那么多数时候还是在家充电。这当然主要是受制于充电时间过长的因素。

日本：主推氢燃料电池车

车企：丰田本田明年上市量产车

日本丰田汽车表示，其氢燃料电池系统单价将从当前原型的百万美元级别削减至约5万美元，下降幅度达95%，其首款氢燃料电池车将在2015年率先在日本上市。据悉，新车将命名为“Mirai”，预计售价为700万日元。不过，丰田希望到2020年时，该车成本可以下降到300万~500万日元左右(约合人民币18万~30万元)，年销量过万。

据悉，本田明年也将推出一辆全新的燃料电池车，此前在2013年的洛杉矶车展上已经亮相。本田给其设定的销售目标为5年内售出5000辆。事实上，本田已经将宝押在氢燃料电池车上，甚至不惜停产两款电动车。

不过，日产的态度则有点暧昧。日产CEO卡洛斯·戈恩主推的还是电动车，其聆风已成为在美市场最畅销的纯电动车。不过，戈恩也并没有放弃氢燃料电池车的研发，其与福特、戴姆勒签署了战略联盟协议，计划2017年推出各自的氢燃料电池车。

政府：大力推动氢燃料电池

对于未来新能源车的走向，日本政府似乎更加支持氢燃料电池车。

5月，日本经济产业省发布了《氢燃料电池车普及促进策略》，将氢燃料、氢燃料电池车相关的国际技术标准引入日本国内，并将其作为国内氢燃料电池车行业标准。

随后，日本自民党“资源能源战略调查会”提交议案《实现氢社会政策建言》，提出了具体的氢燃料电池车普及目标及政策支持措施。例如：每座加氢站最高补贴2亿日元(约合人民币1200万元)；2017年前免费供应氢燃料；2017年前氢燃料电池车免费在高速公路上行驶；2025年前，购买一辆氢燃料电池车补贴200万日元等。这将是迄今为止最大的氢燃料汽车政府补贴计划。

以丰田FCV为例，售价为700万日元，政府补贴200万日元，再加上地方政府额外补贴的100万日元，消费者可以400万日元(约合人民币24万元)的价格购买。

基础建设：明年建成全球最大制氢基地

跟充电桩一样，加氢站也是需要大力普及的基础设施。日本汽车企业与能源企业早在2011年就开始联手建设加氢站。按照规划，各大车企将于2015年以东京、大阪、名古屋、福冈4大城市圈为中心开始燃料电池车的销售，为此计划设置大约100座加氢站；到2025年，将加氢站数量增加至1000座；到2030年，进一步增加至5000座。不过，目前进展并未达到预期效果，目前仅建成不到20家。日本打算明年在川崎市建成全球最大的制氢基地，预计每天提供的燃料足够4万辆燃料电池车使用，并将燃料成本降低30%。

终极大对比

1.能源来源

氢燃料电池车可以通过工业生产氢来获取能源，而生成氢的原料是水，这是一种清洁且可再生能源。电动车分为纯电动车、插电式混合动力以及增程型混合动力，前者能源为电，后者则还要辅助于燃油。

2.能源补给形式

通过加氢站，氢燃料电池车只需要3~5分钟即可完成加氢，与目前汽油车加油差不多。纯电动车普遍意义上来说，慢充至少需要4小时充电时间，而快充最快也要30分钟。当然，插电式混合动力可以选择在家充电，在外加油的模式。

3.续航能力

氢燃料电池车目前可实现与普通汽油车接近的续航里程。纯电动车受限于电池体积，普遍车型续航能力在160公里左右。插电式混合动力由于搭载了汽油机，可实现远距离行驶。

4.价格

目前氢燃料电池车的售价十分高昂，售价至少是普通汽车的两三倍，这主要受制于未形成生产规模、批量制氢困难等因素，不过丰田称其氢燃料电池系统单价成本已大幅下降，到2020年可降至与目前普通混合动力售价相似。普通纯电动车和插入式混合动力车售价也不菲，但由于政府补贴给力，大约仅比普通汽车贵出20%左右。

新能源政策

摇摆易浪费

今年7月，国务院三部委印发公告，要求自2014年9月1日至2017年12月31日，对购置的新能源汽车免征车辆购置税。随后不久，相关部委再度下文，要求2014年至2016年，中央国家机关以及纳入范围的新能源汽车推广应用城市的政府机关及公共机构购买的新能源汽车占当年配备更新总量的比例不低于30%，以后逐年提高。其他政府机关及公共机构，在2014年购买的新能源汽车占当年配备更新总量的比例不低于10%，2015年不低于20%，2016年不低于30%，以后逐年提高。

不过，对于该补贴何种新能源车，政府似乎还没有考虑得太清楚。按照目前的局势，氢燃料电池车和电动车都在补贴范围内。

但是，这就形成了一个新的矛盾：如果大力发展电动车，那么势必要大建充电站、充电桩，按照国家电网的规划，未来重点在京津冀鲁、长三角地区的国家试点城市，建设城市公共重换电设施和城际互联快充网络，计划建充换电站6237个，充电桩67万个。电动车若能够大规模普及起来，那自然是极好的。不过，如果氢燃料电池车价格下降到足以普及的程度的话，则需要建设(或改造)加氢站，那么此前建设起来的充电站和充电桩将被废弃。

同时，本土车企对于新能源车的投入也是关键。中国本土车企跟欧美日车企比起来，还是太稚嫩，在新能源车这个看起来起点一样的领域内，想要“弯道超车”，则更需要专注且“专情”。毕竟，研发经费、研发人员以及积累的研发经验都是一种“支出”，若到处打井，又打得不够深，恐怕最终难以见清泉。