新能源汽車的安全性據(jù)美權(quán)威預(yù)測機構(gòu)Scotia Economics預(yù)測,如果可以更好地獲得貸款支持,2010年全球汽車銷量將會帶動世界經(jīng)濟增長,世界經(jīng)濟增長率可以回升至3%,從而為2011年汽車產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇打下基礎(chǔ)。中國在2009年一躍成為世界最大的汽車市場。中國將協(xié)同印度、巴西,成為2010年全球汽車產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍人物。1月9日,工信部副部長苗圩在第11屆北大光華新年論壇上表示,財政部和工信部都在積極推動新能源汽車發(fā)展的政府補貼。可能是1月份公布的新能源汽車補貼政府方案除了對公共交通給予了補貼之外,對私人購買新能源汽車也有補貼標準。2009年,中國汽車市場發(fā)展迅猛,中國已經(jīng)成為世界上第一大汽車產(chǎn)銷大國,一年之內(nèi)增加1300萬輛新車,雖然拉動了國民經(jīng)濟,但同時增大了交通安全隱患。2010年,隨著政府汽車購置稅及新能源汽車優(yōu)惠政策的延續(xù),中國的汽車市場還會火爆,車輛的巨增,讓我們高興的同時要不忘汽車安全。
新能源汽車技術(shù)發(fā)展迅猛
新能源汽車蓄電池將朝著“鎳氫――鋰離子――燃料電池”產(chǎn)業(yè)化路徑發(fā)展。從2009年7月1日起,以鎳氫蓄電池生產(chǎn)的混合動力乘用車被歸類為成熟產(chǎn)品。短期看,因為磷酸鐵鋰離子蓄電池的技術(shù)尚不成熟,能夠兌現(xiàn)業(yè)績的要屬鎳氫動力蓄電池。工信部出臺的新能源汽車準入新標準也讓鎳氫蓄電池生產(chǎn)商看到了中短期的希望。鎳氫蓄電池的主流地位將可延續(xù)至2011年,但是2011年之后鋰離子蓄電池將逐漸占據(jù)鎳氫蓄電池的市場份額。以氫為動力的燃料電池汽車(FCV)得到了世界各國政府和企業(yè)的高度重視,預(yù)計在未來的5-10年內(nèi)FCV將正式進入市場。
1.鎳氫蓄電池
在鎳氫蓄電池領(lǐng)域,我國在技術(shù)和資源上均具有優(yōu)勢,其中,氫氧化鎳性能世界領(lǐng)先,稀土資源豐富,具有得天獨厚的資源優(yōu)勢,因此,發(fā)展鎳氫動力蓄電池是我國目前最現(xiàn)實的選擇。
目前,國內(nèi)鎳氫蓄電池在汽車上的運用仍處于研發(fā)匹配階段。長安杰勛、奇瑞A5、一汽奔騰、通用君悅等品牌轎車已經(jīng)在示范運行。生產(chǎn)商科力遠目前正與國內(nèi)奇瑞汽車、長安汽車等合作,首條生產(chǎn)線的產(chǎn)品主要供應(yīng)奇瑞汽車。
鎳氫蓄電池具有難以克服的缺點,即記憶效應(yīng)。記憶效應(yīng)是指在蓄電池充放電過程中,會在蓄電池極板上產(chǎn)生許多小氣泡,時間一久,這些氣泡會減少蓄電池極板的面積,間接影響蓄電池的容量。鎳氫蓄電池的記憶效應(yīng)和充電發(fā)熱等方面的問題直接影響到該蓄電池的使用。除此以外,鎳氫蓄電池自放電率高、比能量較小,這些缺點的存在使鎳氫蓄電池只能是過渡產(chǎn)品。
在發(fā)展新能源汽車上,目前鎳氫蓄電池技術(shù)最成熟,鎳氫動力蓄電池便宜、安全,已經(jīng)達到規(guī);a(chǎn)。未來2到3年內(nèi)仍將是新能源車的主流。
2.鋰離子蓄電池
鋰離子蓄電池是20世紀90年代發(fā)展起來的高容量可充電蓄電池,能夠比鎳氫蓄電池存儲更多的能量,比能量大,循環(huán)壽命長,自放電率小,無記憶效應(yīng)和環(huán)境污染。鋰離子蓄電池的正極材料是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰等,負極是碳素材料。根據(jù)鋰離子蓄電池所用電解質(zhì)材料不同,鋰離子蓄電池可以分為液態(tài)鋰離子蓄電池和聚合物鋰離子蓄電池兩大類,動力鋰離子蓄電池主要包括鈷酸鋰離子蓄電池、鎳酸鋰離子蓄電池、錳酸鋰離子蓄電池、磷酸鐵鋰離子蓄電池等,因為原材料鈷、鎳價格高和污染較重,性能活潑易爆炸,目前蓄電池業(yè)界的投入集中在成本低廉的錳酸鋰動力蓄電池與磷酸鐵鋰動力蓄電池上。
由于汽車用鋰離子蓄電池體積大,其散熱性變差,安全性大幅下降,如何解決該問題十分重要。目前最常用的鈷酸鋰離子蓄電池在大型化后,會有過熱著火或爆炸的危險,相對而言,正極材料為錳酸鋰和磷酸鐵鋰的鋰離子蓄電池安全性能更好。另外,液態(tài)鋰離子蓄電池電解液的有機成分為碳酸酯,閃點很低,沸點也較低,正極為強氧化性化合物,負極為強還原性化合物,當蓄電池內(nèi)部壓力過大或過熱時,會引起爆炸,或外殼破裂后與空氣接觸,因溫度高和鋰負極的高活潑性引燃起火。聚合物鋰離子蓄電池的安全性較好。從技術(shù)成熟度來講,錳酸鋰材料更為成熟,但磷酸鐵鋰的安全性和成本更好。
動力蓄電池的容量決定了電動汽車的續(xù)駛能力,鎳氫蓄電池的蓄電池能量密度是70―80Wh/kg,鋰離子蓄電池是150―200Wh/kg,后者是前者的2倍以上。蓄電池的充電壽命和記憶效應(yīng)決定了蓄電池性能,鎳氫蓄電池的充電壽命只有500―700次,鋰離子蓄電池的充電壽命有800―2000次,這將大大影響成本。二者對環(huán)境污染程度都很低。鎳氫蓄電池的安全性能比較好,鋰離子蓄電池的安全性能較差,但磷酸鐵鋰鋰離子蓄電池有重大改善。最終成本的比較,傳統(tǒng)汽車的能源效率可折算為50美元/kWh,但需要用油,鎳氫蓄電池混合動力汽車的能源效率折算為300―700美元/kWh,鋰離子蓄電池電動汽車的能源效率折算為180―220美元/kWh,不需要石油。因此,長期而言,產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向一定是鋰離子蓄電池電動汽車。
磷酸鐵鋰動力蓄電池正極材料的投資機會最被看好,磷酸鐵鋰材料目前在美國和加拿大已實現(xiàn)了批量生產(chǎn),國內(nèi)企業(yè)比亞迪、天津斯特蘭、深圳貝特瑞、深圳天驕等有小批量供應(yīng)。而磷酸鐵鋰的關(guān)鍵原材料則是碳酸鋰,碳酸鋰由礦產(chǎn)資源提煉而成,在自然界中儲量有限,具有極強的地域性和稀缺性,屬于稀缺資源。因此,在新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈中,碳酸鋰資源的戰(zhàn)略重要性就顯得尤為突出。
之前大家都很看好鋰離子蓄電池,但事實上,技術(shù)突破后才有大發(fā)展。鋰離子蓄電池肯定還需要突破,目前全國推廣時機未到。
3.燃料電池
燃料電池汽車的原理是讓氫、氧在催化劑作用下,通過化學反應(yīng)產(chǎn)生電能,以此作為驅(qū)動汽車發(fā)動機的能源;而傳統(tǒng)電動車直接利用電能驅(qū)動車輛運轉(zhuǎn)。
一般來講,燃料電池發(fā)動機的轉(zhuǎn)化效率比普通內(nèi)燃機高出40%―60%,按照普通轎車百公里耗油量標準看,燃料電池轎車百公里需要氣態(tài)氫1.2kg左右。據(jù)報道,寶馬公司7系氫內(nèi)燃機轎車具有氫與汽油兩用的燃料發(fā)動機,通過儀表板上的轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)自由切換,當氫燃料驅(qū)動時,0―100km/h速時間為9.5s,最高車速可達230km/h。
燃料電池汽車由于是通過氫與氧的化學反應(yīng)產(chǎn)生電能,因此生成物只有水,可以實現(xiàn)零排放或近似零排放。這樣既減少了機油泄漏帶來的污染,又降低了溫室氣體的排放,是一種符合節(jié)能減排要求的理想汽車。同時,提高了發(fā)動機燃燒效率,運行過程平穩(wěn)、無噪聲。
燃料電池車的高昂成本使其短期內(nèi)很難走向市場。目前,國內(nèi)運行的燃料電池汽車主要以示范車的客車為主,一般用在特殊場合展示、旅游觀光代步,還沒有實現(xiàn)真正的商業(yè)化。燃料電池轎車的研發(fā)和投產(chǎn)比燃料電池客車更難,既需要成熟的技術(shù),還要有更加完備的基礎(chǔ)設(shè)施。
對于行駛范圍廣泛、不固定的轎車而言,如果在其行駛途中不能及時找到加氫站,那么轎車就可能罷工了。然而基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),既涉及城市規(guī)劃、交通、電力等問題,又要解決投資和經(jīng)營者的獲利問題,同時還要有效解決加氫技術(shù)和統(tǒng)一標準等問題。
4.混合動力車
除了純電動汽車外,還有一種是混合動力車;旌蟿恿ζ嚕ê喎QHEV) 是指同時裝備傳統(tǒng)的汽油機或柴油機、電池或電動機產(chǎn)生的汽車。通過在混合動力汽車上使用電動機,使得動力系統(tǒng)可以按照整車的實際運行工況要求靈活調(diào)控,而發(fā)動機保持在綜合性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作,從而降低油耗與排放。
混合動力汽車采用能夠滿足汽車巡航需要的較小發(fā)動機,依靠電動機或其它輔助裝置提供加速與爬坡所需的附加動力。其結(jié)果是提高了總體效率,同時并未犧牲性能;旌蟿恿囋O(shè)計成可回收制動能量。在傳統(tǒng)汽車中,當司機踩制動時,這種本可用來給汽車加速的能量作為熱量被白白扔掉了。而混合動力車卻能大部分回收這些能量,并將其暫時貯存起來供加速時再用。當司機想要有最大的加速度時,汽油發(fā)動機和電動機并聯(lián)工作,提供可與強大的汽油發(fā)動機相當?shù)钠鸩叫阅。在對加速性要求不太高的場合,混合動力車可以單靠電機行駛,或者單靠汽油發(fā)動機行駛,或者二者結(jié)合以取得最大的效率。比如在公路上巡航時使用汽油發(fā)動機。而在低速行駛時,可以單靠電機拖動,不用汽油發(fā)動機輔助。即使在發(fā)動機關(guān)閉時電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)仍可保持操縱功能,提供比傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)更大的效率。
豐田率先商品化的混合動力車“普銳斯”2009年上半年在美國銷售了21783輛,增幅為120%。在全球,“普銳斯”已經(jīng)賣出22萬輛。
混合動力車比較適合中國的現(xiàn)實國情,一是混合動力車并非什么遠在天邊的高科技,又有成熟的商品化車型可借鑒。二是混合動力車特別適合中國大城市交通普遍擁堵,汽車頻繁制動的國情,節(jié)能治污的效果可以發(fā)揮到極致。但是,混合動力車也有它的弱點,一是它具有兩套動力系統(tǒng),占地空間大,特別是小轎車的布置格外局促;二是由于汽車廠商研制成本高,導(dǎo)致汽車車價較高,不利于銷售。目前,SUV車上用混合動力的形式較多。
