歐/美/日/韓對氫燃料電池的戰(zhàn)略布局

2017-12-12 10:34:52 來源:高工鋰電與技術(shù)應(yīng)用　點擊量：評論 (0)

上世紀(jì)末，西方國家展開了第一輪新能源汽車的研究和產(chǎn)業(yè)化浪潮。當(dāng)時，歐美日這三大汽車生產(chǎn)集團(tuán)對新能源汽車的發(fā)展方向有較大的分歧，比如美國主推氫經(jīng)濟（氫能和燃料電池），日本則是把產(chǎn)業(yè)化重點放在自然吸氣

上世紀(jì)末，西方國家展開了第一輪新能源汽車的研究和產(chǎn)業(yè)化浪潮。當(dāng)時，歐美日這三大汽車生產(chǎn)集團(tuán)對新能源汽車的發(fā)展方向有較大的分歧，比如美國主推“氫經(jīng)濟”（氫能和燃料電池），日本則是把產(chǎn)業(yè)化重點放在自然吸氣技術(shù)和HEV，將燃料電池汽車作為戰(zhàn)略研究方向。而以德國為代表的歐洲車企則強調(diào)傳統(tǒng)內(nèi)燃機的優(yōu)化和技術(shù)革新（例如高效柴油引擎和機械渦輪增壓技術(shù)），但同時也投入相當(dāng)?shù)馁Y源進(jìn)行燃料電池汽車的研發(fā)。

實事求是而言，西方主流汽車生產(chǎn)商當(dāng)時都不認(rèn)為鋰電純電動汽車具有可行性。在小布什總統(tǒng)當(dāng)政的8年時間里，氫能和燃料電池的基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化在西方尤其是美國達(dá)到了巔峰狀態(tài)。

歐美之所以一開始就選擇燃料電池而不是鋰離子電池，在筆者看來，主要是基于三個方面的原因。第一個原因也是最主要的原因，燃料電池在能量密度和功率密度上相對于二次電池具有絕對優(yōu)勢，就工況特性而言燃料電池比二次電池更加適合用作汽車主動力源。而當(dāng)時鋰離子電池動力電池的研究才剛剛開始而已，性能并不理想而遠(yuǎn)未達(dá)到實際裝車條件。另一方面，歐美發(fā)達(dá)國家一直占據(jù)全球產(chǎn)業(yè)鏈的頂端而謀取高額利潤，它們認(rèn)為二次電池產(chǎn)業(yè)是一個低附加值行業(yè)是亞洲人的事情，歐美本質(zhì)上是不屑于發(fā)展這種利潤率較低的實體經(jīng)濟的。

長期不重視，造成了歐洲和北美缺乏規(guī)模化的鋰電企業(yè)，鋰電產(chǎn)業(yè)鏈也一直沒能建立起來，而歐美在燃料電池領(lǐng)域擁有絕對優(yōu)勢地位。另外，從整個產(chǎn)業(yè)鏈的角度而言，氫能和燃料電池對相關(guān)工業(yè)整體水平的帶動和提升的確要比鋰離子電池產(chǎn)業(yè)高一個檔次。那么，歐美當(dāng)初選擇發(fā)展氫能和燃料電池而不是鋰離子電池，也是合乎邏輯的。

歐美的燃料電池汽車研究和產(chǎn)業(yè)化都是在各大汽車公司的主導(dǎo)下進(jìn)行的，在全球第一輪燃料電池汽車開發(fā)熱潮中，各大汽車公司的情況并不一樣。

通用汽車（GM）是全球第一輪“氫經(jīng)濟”浪潮的領(lǐng)頭羊，GM很早就有電動汽車研發(fā)經(jīng)驗，全球首輛燃料電池汽車ChevroletElectrovan（AFC-EV）就是GM在1966年首先制造出來的。跟國際上其它主流車企不一樣的是，GM在燃料電池汽車領(lǐng)域一直是堅持自主研發(fā)，當(dāng)時并沒有選擇與其它車企或者燃料電池公司合作開發(fā)。GM在燃料電池催化劑、MEA以及電堆系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究方面都有相當(dāng)?shù)姆e累，在FC-EV整車方面的實力則與Toyota不相上下。

Daimler-Benz、Ford、Toyota、VW和Honda則是基于加拿大Ballard公司燃料電池電堆（Mark900）開發(fā)了自己的第一代FC-EV，通過各種燃料電池汽車示范項目驗證了第一代技術(shù)。其中Daimler-Benz和Ford還參股Ballard18%和20%的股份。

韓國現(xiàn)代（Hyundai）則是選擇與美國UTC公司合作，采用UTC燃料電池技術(shù)開發(fā)出自己的第一代FC-EV。

第一代FC-EV技術(shù)，主要特征是燃料電池功率密度可以滿足汽車動力要求，壽命在2000~3000小時范圍，但同時成本也非常高。實事求是而言，當(dāng)時EU和DOE的規(guī)劃輕視了諸多技術(shù)、產(chǎn)品和市場轉(zhuǎn)化過程中的關(guān)鍵問題，對技術(shù)進(jìn)展、基礎(chǔ)設(shè)施、市場培育過程等問題估計比較樂觀，當(dāng)這些問題遇到障礙時，客觀上影響到政府及產(chǎn)業(yè)界對燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化的預(yù)期。于是2008年奧巴馬當(dāng)選美國總統(tǒng)以后，美國政府在新能源和電動汽車的戰(zhàn)略方向就從氫能和燃料電池轉(zhuǎn)向了鋰離子電池，這也就是當(dāng)前的第二輪電動汽車產(chǎn)業(yè)化熱潮，只不過動力系統(tǒng)的技術(shù)路線從燃料電池轉(zhuǎn)換到了鋰離子電池。

伴隨著2008年鋰離子電動汽車的興起，燃料電池汽車技術(shù)進(jìn)入到第二個發(fā)展階段，政府資金投入與第一階段相比明顯減小。比如DOE這幾年就削減了燃料電池技術(shù)在汽車領(lǐng)域的研發(fā)項目資助，僅保留了燃料電池在固定式發(fā)電領(lǐng)域及商用叉車項目資助。在FC-EV的第二個發(fā)展階段，歐美汽車公司雖然仍然保留燃料電池汽車的研發(fā)項目，但大多削減了研發(fā)預(yù)算。

只有日本車企一直在堅持，最終日本燃料電池汽車技術(shù)跟HEV電動汽車一樣，再次引領(lǐng)國際技術(shù)前沿。總的來說，近兩年全球各大汽車公司紛紛開發(fā)出自己的燃料電池電堆技術(shù)，并且大幅提高了功率密度，使用壽命也都達(dá)到5000小時的產(chǎn)業(yè)化基本要求，并且燃料電池汽車成本大幅下降，燃料電池電動汽車的商業(yè)化進(jìn)展在西方已經(jīng)回暖并呈現(xiàn)出加速發(fā)展的態(tài)勢。

如果我們了解過去15年歐美在電動汽車技術(shù)路線上的轉(zhuǎn)變，就會對當(dāng)今全球電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢有更加深刻的認(rèn)識。過去歐美主流汽車廠家一直把電動汽車的重心放在FC-EV上，而鋰電產(chǎn)業(yè)鏈在歐洲和北美一直沒有發(fā)展起來，歐美汽車公司自然也不可能在鋰電技術(shù)上有多少認(rèn)識和積累。而日本的情況則決然不同，由于在二次電池和燃料電池兩大產(chǎn)業(yè)鏈上同時居于全球領(lǐng)先地位，使得日本一直是全球電動汽車的領(lǐng)頭羊。于是，我們就看到當(dāng)前的全球EV的基本戰(zhàn)略格局：

美國：當(dāng)前國際上只有Tesla在大張旗鼓地搞LIB-EV（其實Tesla只是個startup，跟這些國際汽車大佬就不是一個重量級），Tesla在鋰離子電池和燃料電池方面都沒有任何技術(shù)積累（它的創(chuàng)新點在BMS），它完全是迫于技術(shù)和成本的現(xiàn)實問題而不得不選擇鋰離子電池，而且是一條劍走偏鋒的18650技術(shù)路線。Tesla之后通過跟松下的合作獲取了相當(dāng)?shù)匿囯娚a(chǎn)技術(shù)，而決定建立Gigafactory解決電池供應(yīng)的問題。

GM過去一直非常注重FC-EV，在PEMFC催化劑、MEA和電堆方面都上有很強的技術(shù)積累。GM在1996-1999年還生產(chǎn)過北美第一款量產(chǎn)型純電動車EV1（鉛酸電池車），不過后來以失敗告終。2008年以后，由于DOE的政策引導(dǎo)，GM也同時在Volt混合電動車和Bolt純電動車兩個方向發(fā)力，但GM在電動汽車方面的“半吊子”水平并沒有對日系電動車構(gòu)成多少威脅。不過GM并沒有放棄FC-EV，新一代Hydrogen4據(jù)稱將于今年年底上市。至于美國另外兩大車企Ford和克萊斯勒，在新能源汽車領(lǐng)域似乎早已經(jīng)被大家所遺忘。

歐洲：德國是歐洲汽車工業(yè)的領(lǐng)頭羊，歐洲諸多車企也只有VW、BMW和Daimler-Benz三家能夠獨立在電動汽車方面展開研發(fā)和生產(chǎn)，而這三家車企早期走的都是燃料電池路線，而這與德國強大的燃料電池產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)是直接相關(guān)的。

VW(大眾)作為全球第二大汽車生產(chǎn)商，迫于“尾氣排放門”事件的影響，VW現(xiàn)階段的戰(zhàn)略重點是PHEV，已經(jīng)有數(shù)款PHEV車型問市。VW在燃料電池方面主要是與加拿大Ballard公司合作，去年VW在洛杉磯車展上展示了燃料電池版的AudiA7、Golf以及Passat，這三款車型均采用VW與Ballard合作開發(fā)的第四代100KW級PEMFC電池組，VW目前正在發(fā)展第五代燃料電池系統(tǒng)，定位是高端車系。在純電動汽車方面，到目前為止VW僅僅有e-up（微型車）和e-Golf（小型車）兩款鋰電純電動汽車小批量試生產(chǎn)，定位明顯在低端車型。鑒于中國市場的壓力，VW近年來加大了鋰電純電動車的投入，但是從整體上看VW仍然是燃料電池和鋰電純電動車雙面下注。

BMW在過去20年里對各種新能源技術(shù)都有廣泛的試驗。氫能方面主要是燃料電池和氫氣內(nèi)燃機。在純電動車方面，BMW裝車試驗了鉛酸、Na-S、ZEBRA、鎳氫和鋰離子幾乎所有類型的二次電池，積累了豐富的測試經(jīng)驗。但BMW對二次電池和燃料電池都沒有很深入的認(rèn)識和技術(shù)儲備，所以我們看到BMW目前在i系列電動汽車上是三駕馬車，i3是鋰電純電動車而i5和i8都是PHEV。之前BMW曾經(jīng)將一輛245HP的寶馬5系車改造成FC-EV（燃料電池是與Toyota合作開發(fā)），后來證實BMW已經(jīng)暫緩其FC-EV商業(yè)化進(jìn)程。BMW是雙面下注的典型代表，潛臺詞則是因為在鋰電和FC方面都不掌握關(guān)鍵技術(shù)心里完全沒底。

Daimler-Benz之前一直走的是FC-EV路線，還收購了Ballard的燃料電池汽車業(yè)務(wù)，使其成為PEMFC零件開發(fā)公司。數(shù)年前Daimler-Benz也開始專注于PHEV，最近還“宣稱”要推出一款跟TeslaModelS相抗衡的純電動跑車。為了獲得鋰電相關(guān)技術(shù)，Daimler-Benz數(shù)年前聯(lián)合Evonic成立了Li-Tec公司生產(chǎn)鋰離子動力電池（后來控股），不過由于缺乏關(guān)鍵技術(shù)以及成本高昂等原因，Li-Tec一直沒有市場而導(dǎo)致經(jīng)營難以為繼已經(jīng)宣布破產(chǎn)。之后，2016年Daimler-Benz宣布將建立一家鋰電Pack廠（經(jīng)證實之前傳聞建立電池廠是由于記者不專業(yè)翻譯所致），用以保障未來車用鋰離子電池組的供應(yīng)。Daimler-Benz目前實際上也是燃料電池和鋰電純電動車雙面下注。

日韓：由于日本同時在二次電池和燃料電池兩大產(chǎn)業(yè)鏈上同時居于全球領(lǐng)先地位，使得日本一直都是全球電動汽車的領(lǐng)頭羊，這是我們不得不承認(rèn)的現(xiàn)實。不過日本幾大車企的情況并不完全一致。

責(zé)任編輯：lixin

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