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宝马大战特斯拉:氢燃料电池PK锂电池

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-07-13  作者:鑫椤资讯
摘要:总体来说,EV的制造成本低、车身结构简单(意味着更好的空间),但能量密度低、续航略占下风;FCV续航里程更长、没有锂电池的衰减、车身更轻量化,但氢罐存在安全隐患、生产成本太高。特斯拉正在研发720kW的超充,到时可以在5-10分钟内把电充满。如果实用化,那么FCV就没有什么效率优势了。
 
  15年前,宝马就开始了氢能源汽车(以下简称FCV)的研发,并在2002年推出了第一款750hl原型车。同年,丰田也发布了首款基于汉兰达的FCHV原车型。现在,两家公司正联合起来,建立一个Elon Musk不屑一顾的氢动力阵营。
 
  这一阵营起源于两年前,宝马与丰田签署合作协议,共同致力于FCV车型的研发。如今,一辆245HP的宝马5系GT氢动力版问世,算是这段德日姻缘的结晶。这不是N20B20的高功率版,这是一个氢燃料反应堆输出的功率。
 
  相比奔驰、奥迪,宝马5系GTFCV来得有些晚。此前,奔驰B级F-Cell、奥迪A7Sportpackh-tron已经成功验证了集团的研发实力。并且这两辆车的最核心部件--反应堆,都是自主研发的。
 
  而宝马5系GT的反应堆,是由丰田提供的。除反应堆之外的电机、电池、氢燃料罐,都是宝马自己的技术。丰田在反应堆方面已经成功商业化,除了这辆5系外,之前丰田FCV的量产版Mirai,就搭载了丰田迄今最成功的这款氢反应堆。
 
  摆在宝马面前的另外一条路,是专注研发纯电动汽车。虽然i系列证明了宝马的决心,i3的销量也很火爆,但在豪华D级电动车市场,宝马连同奥迪、奔驰,已经一同失守。
 
  奥迪的“觉悟”比较高,开始从特斯拉那里取经,比如奥迪R8e-tron,采用了与特斯拉同样的18650电芯,在大幅降低车身质量的前提下,硬是塞进了95kWh的锂电池组。宝马的i3、i8采用的是三星电池,但并不是18650电芯方案,而是一个非模块化的异形电池包。
 
  BBA之所以没有打造一款D级电动车,主要是成本问题。特斯拉ModelS的成本主要在电池与车身结构上。如果一辆宝马7系也采用全铝车身,搭载85kWh电池组,采用与特斯拉一样的底盘设计,那么续航或许不会差距太大。但成本上会高出很多--对比下特斯拉与宝马7系的内饰就明白了。
 
  但成本降低只是时间问题,一款纯电动的宝马7系或奥迪A8,目前并没有技术壁垒。特斯拉ModelS已经提供了答案,奥迪已经开始效仿。有什么理由再去投入巨额资金到氢能源呢?
 
  目前,氢动力汽车面临的两大问题--反应堆成本与氢气存储,是制约FCV市场的最大障碍。在反应堆成本控制上,丰田做出了很大的贡献:从之前100万美元的制造成本,降低到了5万美元。尽管如此,这依然占据了一辆车价格的一半。所以,FCV要想普及,反应堆成本必须进一步降低。
 
  至于氢存储,目前有两种国际通用的方法。一是CGH2高压室温存储,使用700par的氢罐,可以存储2.3kg的氢气,生产76kWh的电量。由于FCV的整备质量要比纯电动汽车轻(比燃油车也轻),所以76kWh的电量可以支撑500km以上的续航;而特斯拉ModelS85kWh的电量,承载着2.1吨的车身(电池重0.6吨),只能跑440km。
 
  另外一种CCH2低压低温存储技术,可以在350par的压力下存储7.1kg氢气,生产237kWh的电量。理论上续航里程可以达到--1500km!但这要求温度必须达到-196.15℃,从技术和成本角度,均难以进入量产的氢动力汽车。
 
  其实,宝马在2005年至2007年间,曾小规模量产过氢动力版的7系。这款车采用了一种LH2液态氢存储技术。上述的CGH2与CCH2技术,都是存储气态氢,如果将氢气液化,那储能上限会进一步提升。这样一台FCV,加一次氢跑个几千公里都不是问题。
 
  问题是,液态氢的存储成本太高。不仅要求压强与温度达标,本身液态氢的制取就要耗费很多能量。如果要把一定质量的氢气液化,那么所需要的能量,大约为其自身热能的30%。从经济性上,液态氢技术暂时无法应用于汽车。
 
  所以,在续航里程上,FCV并不比EV(纯电动车)占绝对优势。如果说锂电池不够安全,那么在车上携带一个燃料罐,必须保持高压、低温,就很安全吗?从物理学上说,氢气在室温下是气态,要想大批量携带,就必须进行压缩、降低温度。虽然用CFRP(碳纤维增强塑料)制作的壳体,已可以安全存储氢气;但在极限情况下,氢罐是否会爆炸并没有绝对的安全保证。
 
  值得一提,FCV本身也要携带一个电池组,用来存储反应堆的电能,以及回收的能量。从车身结构上讲,EV要比FCV更简单,维修、养护成本更低。但由于EV的电池组太重,导致其在能量密度上不占优势。这一点,随着锂电池技术的发展,以及电动车保有量的增加,会得到进一步改进。
 
  电芯(如18650电池)的能量密度在不断提升。特斯拉ModelS目前采用的是松下的NCR18650A电池,每颗电量3.1Ah。而之前的特斯拉Roadster采用的是2.2Ah的18650电池。所以说电芯容量在不断进步。目前,松下已经推出4.0Ah的18650电池,能量密度达到800Wh/L。配合更加轻量化的车身结构,特斯拉的续航会进一步提升。
 
  以上论述了FCV与EV的优劣。总体来说,EV的制造成本低、车身结构简单(意味着更好的空间),但能量密度低、续航略占下风;FCV续航里程更长、没有锂电池的衰减、车身更轻量化,但氢罐存在安全隐患、生产成本太高。
 
  最后要说的是充电问题。FCV可以在5分钟内加满氢气,这被很多人看作是秒杀EV的一个优势。其实不然,在能量补充上,EV已经要比FCV占优势。一是网络问题,EV的充电网已经进入了高速扩张时期,目前驾驶特斯拉穿越美国、环游欧洲都不是问题;而加氢站的数量寥寥无几,有些并不对公众开放。
 
  二是效率问题。目前特斯拉的120kW超级充电站,可以在75分钟内完全充满85kWh车型。但随着充电站密度的增加,车主通常在电量还有很多的情况下,就会花个十几分钟补电。在日常使用上,并没有比燃油汽车加油麻烦很多(仅限一线城市市内通勤)。
 
  特斯拉正在研发720kW的超充,到时可以在5-10分钟内把电充满。如果实用化,那么FCV就没有什么效率优势了。
 
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关键词: 宝马 特斯拉 大战
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