鋰電池與燃料電池生死戰 電動車電池將走向何方？

　　豐田與特斯拉的合作危機引發看外界對于鋰電池汽車的質疑。因與特斯拉公司的協議期滿，豐田將于今年結束RAV4電動車的生產，特斯拉在與豐田合作的RAV4電動車項目中的生產活動也將于2014年終止。日前，豐田宣布2015年將其開發的燃料電池車正式推向市場，合作密切的豐田與特斯拉終止RAV4電動車項目的原因或在于此。

　　“合作危機”引出鋰離子電池電動汽車的三大問題

　　一是間接污染依然不能避免。通過與氫燃料電池車對比，更加凸顯傳統鋰離子電池電動汽車的污染問題。首先，目前鋰離子電池充電的電力來源仍主要依靠火力發電方式，化石能源轉化為電能的過程中會對環境造成污染；其次，鋰離子電池的正負極材料、電解質溶液等物質對于環境和人體健康也有很大影響，美國已將鋰離子電池歸類為一種包括易燃性、浸出毒性、腐蝕性、反應性等有毒有害性的電池。因此，依靠鋰離子電池運行的電動汽車還是會間接產生一定污染。

　　氫燃料電池車能夠實現真正意義上的零污染。其原理是把氫輸入到燃料電池中，氫原子的電子被質子交換膜阻隔，通過外電路從負極傳導到正極，成為電能驅動電動機，質子卻可以通過質子交換膜與氧化合為純凈的水霧排出。氫燃料電池車的燃料是氫和氧，通過電化學反應，而不是采用燃燒（汽、柴油）或儲能（蓄電池）方式釋放能量，生成物也只有清潔的水，有效降低了一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、溫室氣體等能夠對環境造成污染的氣體的排放，實現真正意義的零污染。

　　二是續航能力普遍不足。續航能力不足是電動汽車的一大缺陷。電動汽車續航能力主要受限于電池的能量密度，目前國內電動汽車主要選用的是磷酸鐵鋰電池，其實際比容量僅達到140mAh/g左右。以進入《北京市示范應用新能源小客車生產企業及產品目錄》的幾款車為例，北汽E150EV的續航里程為130公里，上汽榮威E50為180公里，江淮為200公里，表現最好的比亞迪e6也僅達到300公里，與傳統汽車續航能力相差甚遠。目前代表全球最先進電動汽車的特斯拉MODEL S車型其續航能力雖然可達到502公里，但業界為其未來的提升空間并不看好。

　　氫燃料電池車不存在續航能不足的問題。由于氫燃料電池能夠將化學能直接轉換為電能，不需要經過熱能和機械能（發電機）的中間變換，因此發電效率高，可以達到50%以上。氫燃料電池車行駛里程可輕松達到500-600公里。

　　三是充電時間長。電動汽車充電時間過長也是影響消費者興趣的重要原因，以比亞迪e6為例，在大功率充電站充滿也要2個小時，使用普通民用交流電充滿則需要38個小時，而傳統車加滿一箱汽油最多不超過5分鐘。氫燃料電池車加注燃料的時間與傳統汽油車相差無幾，加滿燃料僅需3-5分鐘。

　　表1 比亞迪e6的主要充電方式 （注：55千瓦時電池充滿后可提供300公里的綜合工況續航里程）

　　綜上所述，氫燃料電池車具備環保、續航能力強、加注燃料快等優點，能夠解決當前鋰離子電池電動汽車存在的三大問題，是未來電動汽車的重要發展方向。但從目前的實際情況看，因氫燃料電池制造成本居高不下、加氫設施建設難度大等問題，氫燃料電池車距大規模商業化還存在較大差距，傳統鋰離子電池電動汽車依然是當前新能源汽車的主流。

　　促進電動汽車發展的建議

　　發展清潔電能，降低電動汽車間接污染。一是建設太陽能、風能充電站，實現真正零污染。目前，我國太陽能充電站已經取得一定進展，2010年江西省電力公司投資建設的光伏屋頂汽車充電站在江西宜春竣工并已投入運營，為光伏充電站的發展奠定了基礎；風能充電方面，可借鑒英國Ecotricity的先進經驗，其建設的風能充電樁取得了很大成功。二是大力發展太陽能、風能、核能等發電項目，改善我國以化石燃料發電為主的電力結構，降低電動汽車間接污染。

　　加大研發力度，提升動力鋰電池性能。重點加強鋰電池正極材料的研發，特別是三元材料等的研發利用，提升動力鋰電池能量密度。傳統磷酸鐵鋰材料的理論比容量只有170mAh/g，三元材料的理論比容量則達到 278mAh/g，差距較大；同時，對比實際比容量來看，三元材料鋰電池可達到170 mAh/g以上，比傳統磷酸鐵鋰電池提高30%以上，具有廣闊的發展空間。

　　快充與換電相結合，提高運行效率。對于非營運車輛，加強高壓快速充電站的建設和技術突破，進一步縮短充電時間，調查顯示，只有當電動汽車的充電時間縮短到10分鐘以內才能夠普遍被消費者接受；對于出租車、公交車等營運車輛，大力發展換電技術，統一規劃建設市內換電站，做到合理布局，并進一步提升換電時間。