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为什么说锂电池与燃料电池之争是一个伪命题?

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2021-2-20     浏览次数:    

为什么说,锂电池与燃料电池之争是一个伪命题?


一些专家和媒体在组织“锂电池与燃料电池之争”的讨论题。“无论是产业界,还是投资界都有个疑问:锂电池发展得好好的,国家为什么还要发展氢燃料电池?”,即产业界和投资界对“在锂电池发展的大环境下,又大力提倡发展氢燃料电池”提出质疑?言下之意,这不是在浪费资源吗?笔者理解,这样的质疑已经有一段时间了,而这样质疑还有一定的代表性。在此再科普一下,消除一些不必要的误解。


一、对锂电池与燃料电池中“电池”二字的误解无论是锂电池,还是燃料电池,都是电池,这是一般的人字面上的理解。由于锂电池或者燃料电池都是非常专业的东西,一般人都是非专业人士,自然停留在望文生义层面的理解。什么是电池?一般是解释是,用于存储电能的。

实际电池种类、规格繁多,学科上定义更为严谨、科学。比如有一次性电池(不可充电)和可充电电池之分。而锂电池是可充电电池。目前动力电池都是可充电电池,而锂电池是最好的动力电池。锂电池又可以细分,外形有圆形、方形、软包等。

车用动力电池系统,一般是由7000个单体电池组成一个非常复杂系统。可以简单理解,动力电池是电能存储系统,通常被认为是电池包。

燃料电池也叫电池,但是他不是电能存储系统,而是电能的生产装置。

从上面的表述中,可以看出,锂电池与燃料电池不是同类的东西。一个是电能存储系统,一个是电能生产装置。


二、锂电池与燃料电池之间在逻辑上是协同关系

1)锂电池工作原理

锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离子电池,以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,以碳素材料为负极。

①充电过程

当对锂离子电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子,经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。

②放电过程

即我们使用电池的过程,嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。

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2)燃料电池工作原理

燃料电池本质是水电解的“逆”装置,主要由3 部分组成,即阳极、阴极、电解质,如下图 。

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其阳极为氢电极,阴极为氧电极。通常,阳极和阴极上都含有一定量的催化剂,用来加速电极上发生的电化学反应。两极之间是电解质。

3)锂电池与燃料电池工作原理也不同的

①锂电池是充电与放电原理。②燃料电池是水电解的“逆”装置,是氧气与氢气的电化学反应,结果是水和电。总之,锂电池的有充、放过程,而燃料电池却没有;燃料电池是把氢气和氧气的电化学反应后,生成电和水。燃料电池是发电装置,锂电池是储电装置,彼此在逻辑上是协同关系。


三、锂电池汽车与燃料电池汽车的关系

我国新能源汽车主要是纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。新能源汽车主要特征的电动汽车,发展电动的主要目的是要充分利用新能源(太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能)。电动汽车消耗的是电能,车载电能的主要有两种形式,一是储能电池,其电能补充是对接市电网的充电;一是车载发电机发电,燃料电池是发电系统(燃料电池是电化学性质的,不是热力学直燃性质的)。纯电动汽车是指储能电池提供电能的汽车,汽车是指氢燃料电池提供电能的汽车。为什么要同时发展两类不同供电能的汽车呢?这样解答如下:目前内燃机发动机,有汽油发动机和柴油发动机两大类。汽油发动机适宜乘用车,而柴油发动机适宜商业车。目前业界没有对发展两类不同发动机汽车提出质疑的。

类似,储能电池适宜电动乘用车,而燃料电池适宜商业车。


四、小结

我国新能源汽车目前主要纯电动乘用车,即储能电池提供电能的汽车,一部分商业车(公交车辆)也是纯电动汽车。而日本重点发展混合动力的乘用车和燃料电池的乘用车。中国的国情与日本国情不同,在发展新能源的路径上有别日本。如果投资界质疑,在锂电池电动乘用车发展的大环境下,再去提倡发展氢燃料电池乘用车,还是有道理的。但是这个实际上不存在。有些主机厂在研发全功率氢燃料电池乘用车,这个科研性质的。在锂电池电动乘用车发展的大环境下,商业车(中、重卡车)电动化已经提到示范推广阶段,开发燃料电池发动机的研发是十分必要的,开展燃料商用车开发也就是十分紧迫的任务了。锂电池与燃料电池之争是一个伪命题,不宜再进行所谓讨论了。


来源:微信公众号:中国电源



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