深度解析四大動力電池技術(shù)路線優(yōu)劣勢

1、深度解析四大動力電池技術(shù)路線優(yōu)劣勢一、氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈MOEft地f整#膜-甄梅委網(wǎng)* 心恍版-聘電程-空匾規(guī)-州律揶在氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈中，上游是氫氣的制取、運輸和儲藏，在加氫站對氫 燃料電池系統(tǒng)進行氫氣的加注；中游是電堆等關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)，將電堆和配 件兩大部分進行集成，形成氫燃料電池系統(tǒng)；在下游應(yīng)用層面，主要有交通運 輸、便攜式電源和固定式電源三個方向。-乂軍-機卑健癥式電電律二動力電池優(yōu)劣勢比較目前在交通運輸用動力源方面，主要有四種技術(shù)路線：鋰離子電池、氫燃 料電池、超級電容和鋁空氣電池。其中鋰離子電池、超級電容和氫燃料電池得 到廣泛的應(yīng)用，而鋁空氣電池尚處于實驗室研究階段。能源補給方面

2、，鋰離子 電池、超級電容適用于純電動汽車，但是需要外部充電，而氫燃料電池汽車則需要外部氫氣加注，鋁空氣電池則需要補充鋁板和電解液。種技術(shù)路線優(yōu)劣勢比較覲燃料庖沌密稅電客蝸空，電池比能量高功掌密度高環(huán)保無污業(yè)比能鏈輝性能無記憶斂應(yīng)環(huán)保JE冷染功率密度高龕電時何械使用壽命長價格AE宜儲量*位高體稅小使用專命於劣勢海棋礎(chǔ)設(shè)施建1設(shè)滯藉種RJJ麴置成離*充電明佃長曉St密度太低存在空V電械模 化劇虻機佬悟沉 降楠何4 |功率寄帳拭燃料電油環(huán)保性能高，地合于客車判直峻車等商用車.且具有行ft里程&的特點用j - JOOkm以內(nèi)的tiiilit電劫汽續(xù)航里程太場十能作為地助汽車i地源.大各作為犧助地謝b用

3、于訣禎n動裝亶和制動彼量回收裝置調(diào)處于實物室階段Me扇也之零1氫燃料電池特性良好的環(huán)境相容性氫燃料電池提供的是高效潔凈能源，其排放的水不僅量少，而且非常干凈， 因而不存在水污染問題。同時由于燃料電池不像發(fā)動機那樣需要將熱能轉(zhuǎn)換為 機械能，而是直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和熱能，能量轉(zhuǎn)換效率高，噪音小。（2 ）良好的操作性能氫燃料電池發(fā)電，不需要復(fù)雜龐大的配置設(shè)備，電池堆可以模塊化組裝。例如，一個4.5MW的發(fā)電裝置可以有460個電池組件組成，其發(fā)電廠占地 面積比火力發(fā)電廠小得多。氫燃料電池適合作為分散發(fā)電裝置。另外與火力、 水力和核能發(fā)電相比，氫燃料電池電廠的建設(shè)周期短，擴建容易，可以完全根 據(jù)實際

4、需要分期建設(shè)。同時氫燃料電池的運行質(zhì)量高，應(yīng)對負(fù)載的快速變動（如 高峰負(fù)載）特性優(yōu)良，在數(shù)秒內(nèi)就可以從低功率變換到額定功率。（3）高效的輸出性能氫燃料電池工作時將燃料儲存的能量轉(zhuǎn)化為電和熱，轉(zhuǎn)換電能的效率在 40%以上，而汽輪機只有1/3可以轉(zhuǎn)化為電。（4）靈活的結(jié)構(gòu)特性氫燃料電池組裝非常靈活，功率大小容易調(diào)配，與傳統(tǒng)發(fā)動機相比，由于 氫燃料電池良好的模塊性可以在不增加基礎(chǔ)設(shè)施投資的基礎(chǔ)上，通過增減單電 池的片數(shù)即可輕松實現(xiàn)輸出功率和電壓的調(diào)整，所以建設(shè)起來也很容易，而且 比較容易實現(xiàn)對電網(wǎng)的調(diào)控。燃料電池的這一特點提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。（5）氫的來源廣泛氫作為二次能源，可通過多種方式獲得，如煤制

5、氫、天然氣重整制氫、電 解水制氫等等。在化石能源被耗盡時，氫將成為世界上的主要燃料及能量。而采用太陽能電解水制氫，過程中沒有碳排放，可以認(rèn)為氫是終極能源。（6）存在的瓶頸從現(xiàn)階段發(fā)展來看，氫燃料電池的普及遇到一定的瓶頸，如電池本身成本 較高，基礎(chǔ)設(shè)施尚未普及等。2鋰離子電池特性（1）電壓平臺鋰離子電池由于采用的正負(fù)極材料不同，其單體電池的工作電壓范圍為 3.74V，其中應(yīng)用規(guī)模較大的磷酸鐵鋰單體電池工作電壓為3.2V，是鎳氫電 池的3倍、鉛酸電池的2倍。（2）比能量大當(dāng)前乘用車鋰離子動力電池的能量密度接近200Wh/kg，預(yù)計2020年達 到 300Wh/kg。（3）電池壽命短由于電化學(xué)材料特

6、性的制約，鋰離子電池的循環(huán)次數(shù)沒有取得突破，以磷 酸鐵鋰為例，單體電池循環(huán)次數(shù)可以達到2000次以上，成組后僅為1000次 以上。無法滿足公交運行8年期限的要求。（4）對環(huán)境影響較大鋰離子電池采用輕金屬鋰，盡管不含汞、鉛等有害重金屬，被認(rèn)為是綠色 電池，對環(huán)境污染較小。但實際上由于其正負(fù)極材料、電解液包含鎳、錳等金 屬物，美國已經(jīng)將鋰離子電池歸類為一種包含易燃、浸出毒性、腐蝕性、反應(yīng) 性等有毒有害性的電池，是目前各類電池中包含毒性物質(zhì)最多的電池，并且因 為其回收再利用的工藝較為復(fù)雜導(dǎo)致成本較高，因此目前的回收再利用率不高， 廢棄的電池對環(huán)境影響較大。（5）成本依然較高鋰離子電池初期購置成本高，

7、以目前公交車用動力電池主流產(chǎn)品磷酸鐵鋰 電池為例，價格大約在2500 元/kWh，隨著電動汽車的普及，有望在2020年 降低到1000元/kWh以下。由于單體電池成組后循環(huán)次數(shù)的制約，公交車通 常在3年左右即需要更換電池，運營單位成本壓力較大。（6）對電網(wǎng)影響較大首先大規(guī)模應(yīng)用純電動汽車，由于充電需求較大，充電設(shè)備對電網(wǎng)的諧波 干擾將會凸顯，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量；其次，在快充時，由于是大倍率充電， 因此充電功率較高（乘用車在50kW、客車在150250kW左右），對電網(wǎng) 的負(fù)荷沖擊較大。因此，基于目前鋰離子電池的技術(shù)水平來看，其電動汽車方面的應(yīng)用主要 在行駛里程小于200km的短途純電動汽車中。

8、3超級電容器特性（1）極高的充放電倍率超級電容具備較高的功率密度，可在短時間內(nèi)放出幾百到幾千安培的電流， 充電速度快，可在幾十秒到幾分鐘內(nèi)完成充電過程。超級電容公交車和有軌電 車就是利用此特性在短時間內(nèi)完成充電，驅(qū)動車輛前進。（2）循環(huán)壽命長超級電容的充放電過程損耗極小，因此在理論上其循環(huán)壽命為無窮，實際 可達100000次以上，比電池高10 100倍。（3）低溫性能較好超級電容充放電過程中發(fā)生的電荷轉(zhuǎn)移大部分都在電極活性物質(zhì)表面進 行，所以容量隨溫度衰減非常小，而通常鋰離子電池在低溫下容量衰減幅度甚 至高達70%。（4）能量密度太低超級電容應(yīng)用的瓶頸之一就是能量密度太低，僅為鋰離子電池的1/20左 右，約10Wh/kg。因此不能作為電動汽車主電源，大多作為輔助電源，主要 用于快速啟動裝置和制動能量回收裝置。4鋁空氣電池特性（1）材料成本低、能量密度高鋁空氣電池的負(fù)極活性材料是含量豐富的金屬鋁，價格便宜，環(huán)保，正極 活性物質(zhì)是空氣中的氧氣，正極容量可視無限