汽車能源大戰:鋰電 vs. 氫能

▲氫能與鋰離子電池的競爭,攸關汽車能源的未來走向。Adobe Stock
第230期
方清月

隨著人類保護環境的意識日益增強,燃油汽車成了讓人又愛又恨的東西。愛它們是因為汽車滿足了人們的外出需求和精神慰藉,有人調侃,汽車就像男人的另外一個家,停車之後,他們喜歡在裡面待上5分鐘,畢竟只有這一刻他們才能做自己,其他時候只能是父親、兒子或者裝孫子。恨汽車是因為汽車燒油更燒錢,包括停車、保險、維護、罰單,還有日益上漲的油價。現在燃油汽車在中國需要遵守流量規矩,經常遭遇單、雙號限行,人們總感覺花費幾十萬元,只買回來半輛車,況且主流媒體動輒發表文章,宣稱汽車燃油是導致城市霧霾的主因之一,建議大家改為「綠色出行」。

面對如此憋屈的汽車生活,依舊有人前仆後繼要買車。汽車也能代表身分,沒有汽車就無法融入某些社交領域。旺盛的需求和收緊的政策之間產生了巨大矛盾,解決矛盾的出路就是採用新技術、新能源的新概念汽車。

電動車:誰能解決電池問題?

按照現今政策大方向來看,電動車大有取代燃油汽車的趨勢,例如:中國電動車不受限號政策左右;在中國某些城市購買一定金額以上的電動車,可領四成補貼款;一些公共交通如出租車、計程車都更加推崇電動車型。

此外,特斯拉在全球掀起一股電動車熱潮,創辦人馬斯克經常榮膺世界首富的頭銜。遺憾的是,作為電動車的核心零件──動力電池的發展一直非常緩慢,近兩年幾乎沒有什麼進展。而且受疫情影響,鋰電池的原材料、製造成本大幅上漲,中國的寧德時代等電池供應商,雖然手握大量訂單,卻因為產能不足而無法交貨。這種情況下,車商更沒有精力來研發電池新技術,導致動力電池續航短、畏寒怕冷等特性難有改進。

中國東北地區的司機對電動車的嬌貴感觸頗深,因為電池在嚴寒天氣下「虧電」非常嚴重,導致電動車在山海關外「寸步難行」。數據顯示,中國汽車銷售的比例,燃油車依舊高達92.8%,電動車僅有2.8%,這2.8%大多分布在江蘇、浙江、上海、珠江三角洲地區。

事實上,中國東北地區或者冬季的華北,人們的電動車體驗非常差,可以用「戰戰兢兢、提心吊膽」來形容。一位東北司機說,他的電動車的續航能力是400公里,但一旦溫度下降到5℃~10℃,就會下降到200公里,再加上天冷,需要開暖氣,偶爾開遠光燈等,粗估每週需要充電3次,每次5小時。抱怨的背後是電池技術的瓶頸,虧電現象是化學問題,低溫環境下,鋰離子的擴散、表面電荷的移動都會受影響,降低電池電量密度。解決之道只有兩個方向:首先是創新隔膜和外殼技術,使其保護電解質不受影響;其次就是升級電解質材料,增加續航能力。這兩個方向都不容易,難怪有人說,誰能解決電池問題,誰就是新的世界首富。

氫能源汽車:何時駛出實驗室?

如果動力電池註定嬌貴,要改變汽車的前途就只能再度升級新能源。氫能似乎已經被提出日程用來取代電池和燃油,而可控核能尚停留在「概念階段」。事實上,賓士、BMW、特斯拉每年都會設計出大量概念車,天馬行空,車商不奢望這些汽車會量產,只是想盡可能地刺激汽車業的創新,把技術潛力充分挖掘出來,包括非常規硬度的鋼化外殼、會飛的車以及氫能、可控核能汽車。

依照氫能的特性,很容易吸引到資本、政策、管理的關注,因為它太清潔了。早期的氫能源電動車概念是通過氫內燃機燃燒來產生動能,動力機制和燃油車差不多,但相較於燃油,氫氣燃燒的穩定性、電量轉化效率非常差。現在氫能源汽車的動力來源主要透過氫燃料在電池堆裡的化學反應,將化學能轉化成電能。氫能源相較鋰電池的優勢在於電量密度高,可適用於長途運輸,包括卡車、大巴、物料、重型貨車等,而且氫能源對環保有重大意義,社會各界充滿信心。美國、中國、歐洲、俄羅斯、日本等均將氫能納入國家能源戰略規劃。根據國際氫能委員會的報告,預計到2030 年,全球氫能領域的投資將激增至5,000 億美元。

不過,氫能源也面臨著成本、技術、補能等方面的問題。以補能為例,未來的氫能補給場景和加油站差不多,加一次氫能只需6分鐘,勝過電動車要充電5小時,但需要建設大量的氫能補給站,加上製氫的成本也比較昂貴,粗估下來,一個氫能源站的建設成本是普通加油站的3倍。

或許在未來新能源汽車大戰中,氫能會取代鋰電池,但時間會比較久。世人拭目以待。

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