燃料電池VS鋰電池,誰將統(tǒng)治未來汽車動力源?
還有幾種比較另類的電池,一般當作動力電池的輔助使用。下面我們就來詳細說說各類電池的特點和用于汽車的優(yōu)劣。
(一)氫燃料電池
首先我們來看被“給力哥”諷刺為傻瓜電池的氫燃料電池。燃料電池并不是一個新東西,它的歷史可以追溯到1838年,德國化學(xué)家提出了燃料電池的理論。真正實現(xiàn)商用化則是1955年的事情,美國通用電氣的工程師造出來實用化的氫燃料電池,隨即就應(yīng)用了到美國太空探索的雙子星計劃(題外話,有興趣的可以搜索一下紀錄片《從地球到月球》,看看美國人的雙子星計劃,阿波羅計劃,再看看中國的神舟計劃,嫦娥計劃)。
1991年發(fā)展出來可以應(yīng)用于汽車的氫燃料電池,這就是今天氫燃料電池的來源。
相對于其他電池,氫燃料電池最大的優(yōu)勢是能量密度極高,實驗室可以做到3千瓦時每公斤,比其他類型的電池都高很多。用于汽車可以以更小的體積和重量,提供更長時間的續(xù)航。
但是,氫燃料電池也存在問題:
一是價格,氫燃料電池的核心零件是質(zhì)子交換膜和鉑催化劑,都是非常昂貴的材料,用在不計成本的航天可以,用在汽車上昂貴的價格讓氫燃料電池普及困難,即使到2015年,豐田也只敢說整車5萬美元,30多萬人民幣。而目前的價格是150萬到200萬人民幣,遠遠高于燃油車和鋰電池的電動車;
二是燃料的來源和儲存,氫燃料電池需要氫氣,氫氣本身并沒有產(chǎn)業(yè)鏈支撐,制造,運輸,儲存,加注都極不方便,成本又很高,危險還很大,相比燃油車和鋰電池車成熟度太低。
從用戶體驗角度,氫燃料電池車還有很長的路要走。給力哥諷刺氫燃料電池為“傻瓜電池”,也不是完全沒有道理。
(二)鋅空氣電池
鋅空氣電池的歷史也很悠久,可以追溯到1878年。鋅空氣電池更加類似我們所實用的干電池,實際上在很多領(lǐng)域,鋅空氣電池也在替代干電池。
鋅空氣電池的能量密度較高,可以達到每公斤0.3千瓦時,比鋰電池高一,并且價錢便宜,鋅材料比鋰便宜的多。
但是鋅空氣電池也有兩個問題:
首先功率密度低,使用鋅空氣電池的電動車的雖然續(xù)航里程不遜色于鋰電池電動車,但是加速、爬坡性能都很糟糕,實用性不佳;
其次產(chǎn)業(yè)鏈不匹配,鋅空氣電池和氫燃料電池類似,也需要更換材料,鋅空氣電池需要把氧化鋅更換為金屬鋅,這就需要從發(fā)電廠,到電解鋅工廠,鋅電池制造廠,到汽車換電池站等一系列的產(chǎn)業(yè)鏈配套。這些都要從頭開始,同樣遠不如鋰電池成熟,要實用化也需要走很長的路。
(三)飛輪電池
飛輪電池是最近幾十年才發(fā)展出來的新型電池,它不是傳統(tǒng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的化學(xué)電池,而是內(nèi)部有一個高速旋轉(zhuǎn)的飛輪,靠飛輪動能儲存能量的電池。
飛輪電池沒有化學(xué)物質(zhì),不存在爆炸燃燒之類的安全性問題,也不怕溫度變化,環(huán)境惡劣,循環(huán)壽命非常長。更可貴的是飛輪電池有極高的功率密度,達到5-10KW/kg,遠高于其他類型的電池,盡管能量密度和鋰電池差不多,但是高功率密度可以帶來極好的汽車加速性能,在能量回收的時候,也就可以承受更大的功率。
在保時捷918的概念車上,副駕駛位置就是一個飛輪儲能系統(tǒng)飛輪電池唯一的缺點就是貴,技術(shù)上,性能指標上,安全性上,飛輪電池都很適合汽車使用,但是高昂的價格注定它只可能出現(xiàn)在豪華車或者超跑上,而不能進入大眾用汽車。
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