新能源轎車，電池是關鍵部件，也決定了該新能源轎車的類別。在電動轎車中，鋰電池是現階段最為老練、功能較為安穩、運用最為廣泛的動力電池。
跟著燃料電池的不斷進步，現在行業內現已形成了一些共識，新能源轎車未來將是以鋰電池作為主動力電池的新能源轎車和以燃料電池為主動力電池新能源轎車共存的局勢。
新能源轎車成為我國轎車行業未來的干流是大勢所趨，那么作為未來兩種新能源干流車核心的兩種動力電池，各自有哪些特色以及各方面的功能比較是怎么的呢？
燃料電池
燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學設備，又稱電化學發電器。
它是按電化學原理,即原電池作業原理,等溫的把貯存在燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能,因而實踐進程是氧化復原反應。
燃料電池首要由三部分組成，電極、電解質和外部電路。
燃料電池的電極是燃料發生氧化反應與氧化劑發生復原反應的電化學反應場所，首要包含陽極和陰極，厚度一般為200－500mm，其結構與一般電池的平板電極不同為多孔結構，目的是前進燃料電池的實踐作業電流密度。
電解質起傳遞離子和別離燃料氣、氧化氣的效果。為阻撓兩種氣體混合導致電池內短路,電解質通常為致密結構。
外部電路一般有雙極板構成，雙極板具有收集電流、分隔氧化劑與復原劑、引導反應氣體等效果，其功能首要取決于其資料特性、流場設計及其加工技能。
常用的燃料電池按其電解質不同，能夠分為質子交流膜燃料電池（PEMFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、磷酸燃料電池（PAFC）和堿性燃料電池（AFC）。
質子交流膜燃料電池（PEMFC）因為具有多種功能優勢，包含電池操作溫度低、發動速度快等，是現在運用較為老練和廣泛的燃料電池，在全球出貨量和出貨兆瓦數方面占據主導地位。
燃料電池的燃料首要是氫氣、甲醇等碳氫化合物。本文中的燃料電池首要以氫燃料電池為例進行剖析。
鋰電池
鋰電池首要是指在電極資料中運用了鋰元素作為首要活性物質的一類電池，首要包含鋰金屬電池和鋰離子電池兩大類。本文中講的鋰電池首要為鋰離子電池。
鋰離子電池是一種二次電池，它首要依托鋰離子在正極和負極之間移動來作業，是能夠充放電的電池。鋰離子電池的結構首要包含正極、隔膜、負極、電解液和電池外殼。
正極：一般為錳酸鋰或許鈷酸鋰，鎳鈷錳酸鋰資料（俗稱三元），純的錳酸鋰和磷酸鐵鋰則因為體積大、功能不好或本錢高而逐漸淡出。
隔膜：為一種經特別成型的高分子薄膜，薄膜有微孔結構，能夠讓鋰離子自在經過，而電子不能經過。
負極：一般為石墨，或近似石墨結構的碳。
電解液：是電池中離子傳輸的載體，一般由鋰鹽和有機溶劑組成，首要效果是在鋰電池正、負極之間傳導鋰離子。
電池外殼：分為鋼殼（方型很少運用）、鋁殼、鍍鎳鐵殼（圓柱電池運用）、鋁塑膜（軟包裝）等，首要用來維護電池用。
鋰離子電池依據正極資料分首要包含鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元鋰、磷酸鐵鋰等，現在在車用方面較為老練的為磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，前者的代表是比亞迪，后者為特斯拉。
兩種電池的全方位比照
同為新能源電池，鋰電池輸入/輸出電能，實踐上是先將輸入的電能儲備起來，待到用時再經過輸出的設備輸出電能。
燃料電池其實相當于傳統轎車的內燃機。內燃機燒油，僅僅能量轉化設備，不是儲能設備；燃料電池燒氫氣，也是能量轉化設備，不是儲能設備。
而鋰電池是儲能設備，所以嚴格來說，燃料電池不是電池，是發動機。
因而，燃料電池是發電設備，而鋰電池是儲能設備。下表為兩種動力電池的歸納比照，比照因素包含歸納功能方面、本錢、方針支撐、資源束縛性、環境維護、商業化程度。
功率密度
功率密度是動力電池最大輸出功率與電池體系質量或體積的比值。
鋰電池體系假如前進其輸出功率使其能夠高功率放電，一般解決辦法是增加電池數量，這樣同時會加大整個電池體系的分量，即便Tesla選用了現在能量密度最好的三元電池，其電池組件分量都挨近半噸。
因而鋰電池體系高功率放電與高續航路程無法兼容，功率密度前進有限。
燃料電池本質上能夠理解為以氫氣為質料的化學發電體系，因而輸出功率比較安穩，一般為了最大前進放電功率只要附加動力電池體系即可，如豐田Mirai配套了鎳氫電池。
燃料電池體系作為一個敞開動力體系，輸出功率前進容易，附加的電池也不會增加過多分量，豐田Mirai功率密度到達了2036W/kg。
能量密度
能量密度（Energy density）是指在必定的空間或質量物質中儲存能量的大小。電池的能量密度是電池平均單位體積或質量所釋放出的電能。
電池的能量密度又分為單體電芯的能量密度和電池體系的能量密度，電池體系的能量密度低于單體電芯。
鋰電池體系歸于關閉體系，因為受制于鋰元素特性，已現在在鋰電池中能量密度最高的三元鋰電池為例，其單體能量密度也僅為1.08MJ/kg（電池包體系衰減20%）。
未來假如要前進鋰電池的能量密度，需依托全固態電池技能的打破，但其能量密度上限也不高。
燃料電池體系歸于敞開性體系，其能量密度實質上取決于儲氫量，氫氣自身的能量密度為143MJ/Kg，并且現在燃料電池體系能量密度超過350wh/kg，未來跟著儲氫技能的前進，能量密度前進仍有十分大的空間。
可靠性
電池的牢靠性指的是電池發生事端導致其損失電能存儲才能的概率。
鋰電池的牢靠性與其安全性問題有很大的相關，可是卻不是一個概念。鋰電池發生安全性事端，必然將導致其損失電能存儲才能。
但鋰電損失電能存儲才能并不都是發生安全性事端而導致，比如因為容量“跳水”導致的電池失效。
鋰電池體系是由成百上千個單體電芯經過串并聯拼裝在一起的，因而整個電池體系的不牢靠性將被急劇放大。
從國內純電動轎車所積累的數據來看，鋰電池體系的牢靠性現在還不能令人滿意。
而燃料電池從上個世紀70年代就現已運用于航天飛機，美國國際燃料電池公司（IFC）出產的第三代AFC（標稱/極限功率7.0/12.0 KW）后來成為美國航天飛機的規范動力源。
現在全球正在或許行將執役的常規潛艇大多選用PEMFC（質子交流膜燃料電池）作為主動力電池體系。
俄羅斯、韓國、澳大利亞、以色列和意大利的新型常規潛艇都選用PEMFC燃料電池技能，大型PEMFC電堆單純就技能層面而言現已開展到了高度完善牢靠的程度。
因而燃料電池具有極高的可靠性。
安全性
不管搭載鋰電池的純電動車仍是搭載燃料電池的轎車，只要是轎車那么安全性便是最重要的指標。
鋰電池作為關閉的能量體系，從原理上高能量密度和安全性就很難兼容，假如單純尋求高能量密度，那么整個鋰電池體系就相當于炸彈。
因而現在干流工藝道路中，能量密度低的磷酸鐵鋰安全性較好，電池溫度到達500~600度時才開端分化，根本不需求太多的維護輔助設備。
Telsa選用的三元電池能量密度雖高，但不耐高溫，250~350度就會分化，安全性差。
其解決方法是并聯了超過7000節的電池，大幅下降了單個電池漏液，爆破帶來的危險。
可是假如剖析特斯拉轎車發生的事端，要么是細微的碰撞，要么是靜態狀況，但電池卻著火了，因而其安全性方面還存在很多問題。
燃料電池自身安全性很好，其用于車載后，因而其安全性首要來自于儲氫體系。
但經過很多的試驗證明，相比汽油和天然氣這兩種常見的車用可燃氣體，氫氣的安全性并不差。
并且現在車用儲氫設備都選用碳纖維資料，在80KM/h速度多角度碰撞測驗中都能夠做到毫發無損。
即便車禍導致走漏，因為氫氣爆破要求濃度高，在爆破前一般就現已開端燃燒，反而很難爆破。
并且氫氣分量輕，溢出體系的氫氣著火后會迅速向上升起，反而必定程度上維護了車身和乘客。因而跟著商業化推動，其全體安全性是可控的。
環境溫度習慣性
因為轎車運用地域的廣泛性，關于新能源轎車而言，溫度習慣性就十分重要了，其能習慣什么樣的溫度規劃則取決于動力電池自身。
當時，鋰電池在零度以上的生活環境中功能不會受到到影響，可是零度以下出現的問題是其急需解決的難題。
鋰電的低溫功能首要取決于溫度對電極資料的電導、離子擴散系數以及電解液電導率的影響。
低溫下電解液的粘度增大電導率下降，導致電池極化急劇增加。尤其當鋰電池在挨近零度時，其功能急劇下降，-20℃簡直無法正常作業。
并且低溫下頻繁充放電會嚴峻惡化鋰電池的壽數，并且容易導致負極析出鋰而帶來安全隱患。
燃料電池在發動今后，因為電池自身的作業原理睬放熱，即便是在很低的環境溫度下燃料電池電堆的溫度也會很快安穩在80~90℃的正常作業溫度規劃。
豐田和本田公司的燃料電池轎車現已做到了-30℃發動，可是關于燃料電池而言，依然需求繼續前進其在低溫下的功能，-40℃是未來的首要方針。
相關成本
動力電池涉及到了方方面面的本錢，包含耗費本錢、電池自身的本錢和基礎設施本錢。
鋰電池方面
鋰電池耗費的是電，其本錢首要是電費，鋰電池轎車一般百公里耗電量約為17度，依照電價依照0.5元（家庭充電）~2.2元/度電（商用）來核算，其耗費本錢為8.5~37.4元/百公里。
鋰電池自身的成本經核算，其價格在8~9元/kwh左右。
鋰電池車用的基礎設施首要為充電站，現在單個充電站基礎設施和配電設施出資在430萬元左右。
燃料電池方面
燃料電池耗費的是氫氣，耗費本錢即為氫氣耗費量的價格。
當時我國已商業化的加氫站氫氣出售價格在30~120元/公斤之間（上海驛藍加氫站氫氣價格為40~45元/公斤），依照乘用車一公斤氫氣續航100公里核算，其本錢為30-120元/百公里。
燃料電池自身的本錢跟產量有關，因為國外燃料電池轎車相對國內較為老練，因而本錢相對較低。
依據相關資料核算，國外當燃料電池產量到達50萬臺時其本錢能夠降至40美元/kW，當時國內因為產量小，電池本錢在1~1.5萬/kw之間。
燃料電池車用的基礎設施為加氫站，加氫站的建設本錢跟其加氫才能有關，一般來說，加氫才能越大，加氫站全體出資價格越高。
依據公開資料顯現，國內500kg/d供氫才能的加氫站的出資規劃在1200~1800萬之間。
其間南海瑞暉加氫站本錢1550萬元，佛羅路加氫站本錢1250萬元，瀚藍松崗禪炭路加氫站本錢為2985萬元。
當時我國加氫站建設價格最高的為上海驛藍金山加氫站，此加氫站也為現在全球規劃最大的加氫站，總出資額5500萬元。
方針支撐
不管鋰電池轎車仍是燃料電池轎車，因為其各方面高額的本錢，前期開展均需求國家的大力支撐。
2019年3月26日，財務部、工業和信息化部、科技部和開展變革委四部委聯合發布了《關于進一步完善新能源轎車推廣運用財務補助方針的告訴》。
重點內容包含：
1、國補力度大幅退坡，補助基數歸納下降程度超50%；
2、2019年3月26日至2019年6月25日為過渡期，期間按2018年補助的0.1倍和0.6倍進行補助；
3、過渡期后地補取消，轉為支撐充電（加氫）等配套設施；
4、電池技能要求更高，但調整系數下修。
該方針中與燃料電池相關的有：
1、3月26日—6月25日為過渡期，期間出售上牌的燃料電池轎車按2018年對應規范的0.8倍補助；
2、燃料電池轎車和新能源公交車補助方針另行發布；
3、地方補助需支撐加氫基礎設施“短板”建設和配套運營服務；
4、連續2018年預撥資金方針，從2019年開端有運營路程要求的車輛完結出售上牌后即預撥一部分補助資金。
并且最近工信部正聯合其他部委，醞釀研討針對燃料電池的新補助方針。據了解，相關補助思路并不是像之前那樣補到整車廠，而是考慮補助出產核心部件的廠家。
從以上能夠看出，純電動的補助在逐漸下滑，燃料電池方面補助力度依然較大，并且從最近方針動態看，國家十分重視燃料電池轎車的開展將使其逐漸走向正規。
環境維護
鋰電池的質料為電力，現在我國電力結構中依然以煤電為主，煤電近些年經過改造在污染排放方面取得了十分大的前進，但仍無法做到零排放、零污染，因而鋰電池的運用從必定程度上來講是有必定的污染性的。
燃料電池的質料為氫氣，氫氣的制取道路眾多，跟著未來燃料電池轎車的開展，我國又是可再生能源榜首大國，未來氫氣將根本由可能生能源來制取，因而能夠說是真正的零污染、零排放。
資源束縛
關于鋰電池而言，資源來歷首要是鋰礦石，鋰的全球儲量是1400萬噸， 2017年以電動車為主的鋰耗費量約23萬噸。
跟著全世界新能源純電動轎車的快速開展，假設2020年全球新能源轎車銷量到達500萬輛，全球鋰資源折合為碳酸鋰當量其需求將到達46.6萬噸。
跟著鋰資源的緊缺，其價格也將水漲船高，也將是限制電動轎車開展的隱性因素，因而未來鋰資源量很難支撐電動轎車的快速開展。
燃料電池在資源方面的束縛首要是鉑金。鉑金被廣泛運用于轎車、工業、首飾及出資范疇。
數據計算，鉑金在轎車催化劑范疇的運用份額最高，占到總需求的37~41%，是鉑金榜首大耗費運用。
燃料電池的催化劑要用到貴金屬鉑，市場普遍憂慮其資源束縛。
現在每輛氫燃料電池轎車鉑的運用量為20克~30克，豐田Mirai單車鉑耗費量約為20g，跟著技能的前進，鉑金作為燃料電池催化劑用量近些年在不斷下降。
豐田計劃在未來將鉑單耗下降75%，并完結催化劑的鉑收回。因而未來鉑金關于燃料電池的開展不會發生阻礙。
商業化程度
鋰電池在我國以及全世界規劃內的運用十分老練。在車用方面，電動車從2013~2015年是從0到1的進程，從2016~2018年完結了從1到10，電動轎車銷量不斷攀升，現在產業鏈十分老練，現已徹底的完結了商業化。
燃料電池現在不管是車用仍是其他運用方面均不是十分老練，燃料電池作為車用是我國以及全世界首要的運用方向。
2018年全年我國燃料電池轎車產銷僅完結1527輛，可是2019年1-6月份，燃料電池轎車產銷別離完結1170輛和1102輛，比上年同期別離增加7.2倍和7.8倍，開展十分迅速。
可是因為燃料電池自身存在本錢較高、基礎設施不完善等因素，燃料電池運用最老練的日本也未能完結徹底的商業化，我國更是處于商業化的初期。
總 結
鋰電池和燃料電池，兩者在功能、制作、本錢、運用等方面都既有優勢又有缺陷，在不同場景下運用不同的轎車，能夠使我國的新能源轎車布局愈加合理完善。
經過兩種電池的特功能夠得知，純電動愈加契合短途，現在產業鏈配套開展也較為老練，在相當長的一段時間內，干流地位難以被撼動。
而燃料電池車會在長續航路程需求迫切、能夠集中運用加氫站的客車、重卡乃至船舶、軍工等范疇取得一席之地。
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