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伴隨新能源車的興起，電池行業(yè)經(jīng)歷了一系列的巨變，鋰電池、氫燃料電池還有固態(tài)電池稱為世界電池界的三大主流。而它們誰(shuí)會(huì)成為新能源車的未來(lái)？

未來(lái)汽車的供能系統(tǒng)，各家公司設(shè)計(jì)和做法也有所不同。是選擇當(dāng)前市場(chǎng)的主流鋰電池，還是謀求更加環(huán)保的氫燃料電池，亦或是新興技術(shù)之一的固態(tài)電池？各方對(duì)此問(wèn)題展開(kāi)了激烈的討論。其中，鋰電池、氫燃料電池還有固態(tài)電池作為爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。

從我國(guó)電池市場(chǎng)上看，三大電池各有優(yōu)勢(shì)。首先，中國(guó)見(jiàn)證了鋰電池的崛起，也是鋰電池的最大受益者，在生產(chǎn)和消費(fèi)量上都居于世界前列。

而氫燃料電池屬于近兩年我國(guó)發(fā)展的重點(diǎn)項(xiàng)目，目前已經(jīng)被列入“十四五”計(jì)劃之中，相關(guān)的機(jī)構(gòu)正在積極的投資建設(shè)相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施。

預(yù)計(jì)到2030年，我國(guó)加氫燃料站的數(shù)量將會(huì)突破3000個(gè)。當(dāng)然我國(guó)不是這一領(lǐng)域的唯一者，從世界范圍上看，世界發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)都制定了相應(yīng)的氫燃料發(fā)展計(jì)劃。因此，我們可以大膽的推斷，兩者間的競(jìng)爭(zhēng)賽道已經(jīng)建立。

在固態(tài)電池競(jìng)爭(zhēng)上，我們目前還沒(méi)有研制全固態(tài)電池，但是包含比亞迪、寧德時(shí)代等一部分中國(guó)電池界的巨頭，正在積極探索這一領(lǐng)域。從世界范圍上看，日產(chǎn)在2023年發(fā)布研制成功全固態(tài)電池，引起了世界范圍內(nèi)的高度關(guān)注。

目前，電池界已經(jīng)形成了三大主流趨勢(shì)，當(dāng)然對(duì)于它們誰(shuí)是新能源車的未來(lái)，各界人員也有不同的意見(jiàn)。

鋰電池VS 氫燃料電池

首先，以特斯拉CEO埃隆 · 馬斯克為首崇尚鋰電池的企業(yè)，對(duì)氫燃料電池的推廣使用公開(kāi)抨擊，說(shuō)這是“令人難以置信的愚蠢”。

早在2015年，馬斯克在某次公開(kāi)采訪中，就表示選擇汽車的能量存儲(chǔ)，氫燃料是一件非常愚蠢的事情，因?yàn)橄噍^于甲烷和丙烷來(lái)說(shuō)，它的制取和存儲(chǔ)則費(fèi)勁得多。

馬斯克這番言論雖然有一定的偏頗性，但是也體現(xiàn)出氫燃料電池的問(wèn)題所在。和普通鋰電池相比，氫燃料電池的能源轉(zhuǎn)化率相對(duì)較低。在它放電或者存儲(chǔ)電的過(guò)程中，它需要經(jīng)歷取氫、分離氧氣，而后壓縮氫氣等一列的操作。

以太陽(yáng)能發(fā)電為例，由于需要經(jīng)歷這一繁瑣的過(guò)程，相較于普通的電池存儲(chǔ)來(lái)說(shuō)，需要多一倍左右的能量和時(shí)間。

這個(gè)效率是馬斯克及特斯拉最為鄙夷的，自然無(wú)法接受。以特斯拉所研發(fā)的BEV電池的效率，市面上最好的氫燃料電池，其效率甚至不及BEV電池的一半。

從市場(chǎng)的技術(shù)上看，氫燃料電池起步遠(yuǎn)遠(yuǎn)晚于鋰電池的發(fā)展。

如果想要建立成熟的工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈以及相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施，需要持續(xù)發(fā)展數(shù)十年的時(shí)間。當(dāng)然我們不可否認(rèn)的是，燃料電池始終是人們研發(fā)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，但是氫氣所需要的充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以及如何制備、存儲(chǔ)大量的氫氣等內(nèi)容都處于滯后狀態(tài)。

而且氫燃料和一般的燃料不同，制備所需的高質(zhì)量和大型的蓄壓器，以及電池所需要的壓力罐等相關(guān)的設(shè)備，都異常的昂貴。因此各國(guó)對(duì)于氫燃料電池的研究，多停留在實(shí)驗(yàn)室階段，想要大規(guī)模的商用，成本就是橫亙?cè)诖蟊娒媲暗牡谝坏榔琳稀?/p>

此外，能源的發(fā)展和應(yīng)用，更多的時(shí)候考慮到的不僅是成本，有時(shí)候還會(huì)考慮污染問(wèn)題。

目前氫燃料的制備主要以化石能源作為原料的熱化學(xué)反應(yīng)，在工業(yè)制氫上的應(yīng)用最為廣泛。但是無(wú)論是蒸汽轉(zhuǎn)化還是水電解，都可能面臨污染的問(wèn)題。

有反對(duì)的聲音，當(dāng)然也會(huì)有贊同的聲音。對(duì)于氫燃料電池，豐田認(rèn)為未來(lái)的市場(chǎng)必然屬于燃料電池。作為世界上首屈一指的車企，豐田多年來(lái)致力于研究以氫燃料電池作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力源，它們認(rèn)為這一操作可以實(shí)現(xiàn)零排放的汽車戰(zhàn)略。

而在其推出的mirai新能源汽車上，它們已經(jīng)將氫燃料電池應(yīng)用其中。對(duì)于豐田的新能源汽車來(lái)說(shuō)，在氫燃料電池的內(nèi)部就宛若帶著一個(gè)巨大的發(fā)電站，通過(guò)增加氫氣并利用內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)，就可以源源不斷的獲取能量。

因此，它省去了傳統(tǒng)電池需要充電弊端，想要獲取電力，僅需要添加氫氣后進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)即可產(chǎn)電。

同時(shí)，盡管在效率上氫燃料電池略遜色于鋰電池，但是其續(xù)航能力卻是鋰電池所無(wú)法比擬的。

有人曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)試驗(yàn)，同樣的500公里續(xù)航，鋰電池需要更長(zhǎng)的充電時(shí)間，即便是使用超級(jí)快充，也需要1個(gè)半小時(shí)，而氫燃料電池的原料氫氣，僅需要3分鐘實(shí)現(xiàn)續(xù)航。同時(shí)能量密度上，而這不是一個(gè)體量級(jí)別，氫燃料電池遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了鋰電池。

綜合來(lái)說(shuō)，氫電池和鋰電池各有好處，不同的企業(yè)在這一方面均有涉獵。但是未來(lái)誰(shuí)能取代對(duì)方，尚未可知。

但從目前的市場(chǎng)分布上看，新能源汽車中主力仍然是鋰電池，甚至在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間里，其依然會(huì)充當(dāng)重要的角色。

固態(tài)電池VS 鋰電池

固態(tài)電池，被譽(yù)為下一代鋰電技術(shù)的制高點(diǎn)。已經(jīng)成為各大車企競(jìng)爭(zhēng)的核心點(diǎn)。從電池界的發(fā)展上看，電池的發(fā)展經(jīng)歷了液態(tài)、凝膠、半固態(tài)以及固態(tài)四大主要階段，而在半固態(tài)邁入固態(tài)這一過(guò)程中，有一個(gè)準(zhǔn)固態(tài)的發(fā)展階段。

從整個(gè)電池行業(yè)發(fā)展的方向，隨著電池中的液體容量不斷的減少，我們的電池安全和性能會(huì)綜合提升。

當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)全固態(tài)對(duì)于目前技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，仍然是探索的階段，例如我國(guó)的寧德時(shí)代，比亞迪等電池界的巨頭此前已經(jīng)研制出了固態(tài)電池，實(shí)際上就是處于準(zhǔn)固態(tài)階段，內(nèi)部仍保留一部分的液體。

但在2023年開(kāi)年之際，日本的日產(chǎn)公司宣告全固態(tài)電池項(xiàng)目成功，預(yù)計(jì)在未來(lái)兩到三年的時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，并應(yīng)用在電動(dòng)車上。

需要特別注意的是，鋰電池和固態(tài)電池均含有一定量的鋰材料，因此從材料上看，二者的區(qū)別并沒(méi)有那么的大。

但鋰離子電池所采用的是液態(tài)電解質(zhì)，和固態(tài)電池相比，其重量更高，安全性較差，使用壽命更短等多種問(wèn)題。

單個(gè)鋰電池本身所含有的能量并不算高，而且需要利用多個(gè)電池組串聯(lián)才能滿足日常所需，這讓本就質(zhì)量偏重的鋰電池雪上加霜。如果將鋰電池應(yīng)用在電動(dòng)車上，其整體設(shè)計(jì)、安裝以及制造方面，均可能耗費(fèi)巨大的成本。

除卻重量方面的優(yōu)勢(shì)，固態(tài)電池的安全性也更高。液態(tài)電解質(zhì)具有可燃性，因此它在高溫狀態(tài)下，并不穩(wěn)定，可能引發(fā)熱失控的問(wèn)題。

當(dāng)這一問(wèn)題發(fā)生時(shí)，意外也隨之到來(lái)，輕則起火，重則引發(fā)火災(zāi)，甚至爆炸，威脅人類生命安全。在低溫狀態(tài)下，電解質(zhì)溶液可能發(fā)生凍結(jié)，也影響了電池的整體續(xù)航力。

使用壽命上，由于液態(tài)電解質(zhì)具有腐蝕性，在放電和蓄電過(guò)程中，可能會(huì)侵蝕電池的內(nèi)部組件，產(chǎn)生晶枝，占用電池容量，破壞電池性能，影響電池的使用壽命。

而反觀固態(tài)電池，由于其電解質(zhì)為固態(tài)，通常以玻璃、陶瓷等材料充當(dāng)電解質(zhì)，具有高能量密度。

當(dāng)然這種固態(tài)電池和傳統(tǒng)鋰離子電池具有高度相似性，充放電的原理也大致相同，僅是將內(nèi)部的液態(tài)升級(jí)為固態(tài)，使得電池體積下降了一個(gè)維度。理論上，同體積的液態(tài)電池和固態(tài)電池，固態(tài)電池的容量是液態(tài)電池的兩倍以上。

由于體積和重量的下降，同時(shí)結(jié)構(gòu)也做了相應(yīng)的精簡(jiǎn)，不用考慮鋰離子的檢測(cè)裝置的安裝，以及相關(guān)保溫系統(tǒng)。這給汽車底盤(pán)留出更大的空間，也給汽車組裝提供一定的靈活性。使得車子整體續(xù)航能力大增。而充電速度，固態(tài)電池內(nèi)部沒(méi)有腐蝕性的問(wèn)題，都使得電池使用的壽命更長(zhǎng)。同時(shí)，固態(tài)電池的穩(wěn)定性，讓他不會(huì)發(fā)生諸如熱失控和低溫凍結(jié)等問(wèn)題。

目前，新能源車輛在寒冷地區(qū)并不受歡迎，其中主要原因在于冬季寒冷，可能會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)車無(wú)法使用的問(wèn)題。而固態(tài)電池可以彌補(bǔ)這一問(wèn)題，進(jìn)而帶動(dòng)新能源電車的推廣和普及，推動(dòng)世界環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。

雖然固態(tài)電池的安全性比鋰離子電池更高，但是這并不意味著固態(tài)電池沒(méi)有危險(xiǎn)。由于技術(shù)的限制，全固態(tài)電池的生產(chǎn)存在一定的技術(shù)難題。市面上大部分的固態(tài)電池均含有少部分的液體電解液。

這引起唯固態(tài)論的研究者和投資者們不解，在它們印象中，只有全固態(tài)的電池才是安全的。

但是研究顯示，兩者之間并沒(méi)有絕對(duì)的關(guān)聯(lián)性。并且電池中含有少量的液態(tài)電解液，并沒(méi)有對(duì)電池的安全性造成太大的問(wèn)題。

在后續(xù)不同場(chǎng)景的測(cè)試中，即火災(zāi)、內(nèi)部短路和機(jī)械故障三種情況下，液態(tài)電池和固態(tài)電池的安全情況。在火災(zāi)狀態(tài)，固態(tài)電池沒(méi)有產(chǎn)生熱量，液態(tài)電池存在放熱。二者在內(nèi)部短路情況下，表現(xiàn)趨同，機(jī)械故障中，固態(tài)電池可能會(huì)釋放更多的熱量。

實(shí)驗(yàn)證明了固態(tài)電池雖然安全性更高，但并不意味著沒(méi)有危險(xiǎn)。同時(shí)，當(dāng)前市面上的固態(tài)電池多為含有少量液體的固態(tài)電池。因此，其安全問(wèn)題依然突出。

鋰電池、氫燃料電池以及固態(tài)電池，究竟誰(shuí)才是新能源車的未來(lái)。對(duì)于這個(gè)答案我們有待后續(xù)研究的開(kāi)展情況。

當(dāng)然目前市場(chǎng)仍然是鋰電池為王，而固態(tài)電池的技術(shù)問(wèn)題，以及氫燃料電池的成本和效率問(wèn)題，需要時(shí)間慢慢解決。對(duì)此，我們只能說(shuō)一句，敬請(qǐng)期待！

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