歐/美/日/韓對(duì)氫燃料電池的戰(zhàn)略布局

2017-12-12 10:34:52 來(lái)源:高工鋰電與技術(shù)應(yīng)用　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

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

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

實(shí)事求是而言，西方主流汽車(chē)生產(chǎn)商當(dāng)時(shí)都不認(rèn)為鋰電純電動(dòng)汽車(chē)具有可行性。在小布什總統(tǒng)當(dāng)政的8年時(shí)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(guó)達(dá)到了巔峰狀態(tài)。

歐美之所以一開(kāi)始就選擇燃料電池而不是鋰離子電池，在筆者看來(lái)，主要是基于三個(gè)方面的原因。第一個(gè)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(duì)于二次電池具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，就工況特性而言燃料電池比二次電池更加適合用作汽車(chē)主動(dòng)力源。而當(dāng)時(shí)鋰離子電池動(dòng)力電池的研究才剛剛開(kāi)始而已，性能并不理想而遠(yuǎn)未達(dá)到實(shí)際裝車(chē)條件。另一方面，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家一直占據(jù)全球產(chǎn)業(yè)鏈的頂端而謀取高額利潤(rùn)，它們認(rèn)為二次電池產(chǎn)業(yè)是一個(gè)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(rùn)率較低的實(shí)體經(jīng)濟(jì)的。

長(zhǎng)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(méi)能建立起來(lái)，而歐美在燃料電池領(lǐng)域擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位。另外，從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的角度而言，氫能和燃料電池對(duì)相關(guān)工業(yè)整體水平的帶動(dòng)和提升的確要比鋰離子電池產(chǎn)業(yè)高一個(gè)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(chē)研究和產(chǎn)業(yè)化都是在各大汽車(chē)公司的主導(dǎo)下進(jìn)行的，在全球第一輪燃料電池汽車(chē)開(kāi)發(fā)熱潮中，各大汽車(chē)公司的情況并不一樣。

通用汽車(chē)（GM）是全球第一輪“氫經(jīng)濟(jì)”浪潮的領(lǐng)頭羊，GM很早就有電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，全球首輛燃料電池汽車(chē)ChevroletElectrovan（AFC-EV）就是GM在1966年首先制造出來(lái)的。跟國(guó)際上其它主流車(chē)企不一樣的是，GM在燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域一直是堅(jiān)持自主研發(fā)，當(dāng)時(shí)并沒(méi)有選擇與其它車(chē)企或者燃料電池公司合作開(kāi)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(chē)方面的實(shí)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(kāi)發(fā)了自己的第一代FC-EV，通過(guò)各種燃料電池汽車(chē)示范項(xiàng)目驗(yàn)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(guó)現(xiàn)代（Hyundai）則是選擇與美國(guó)UTC公司合作，采用UTC燃料電池技術(shù)開(kāi)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(chē)動(dòng)力要求，壽命在2000~3000小時(shí)范圍，但同時(shí)成本也非常高。實(shí)事求是而言，當(dāng)時(shí)EU和DOE的規(guī)劃輕視了諸多技術(shù)、產(chǎn)品和市場(chǎng)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題，對(duì)技術(shù)進(jìn)展、基礎(chǔ)設(shè)施、市場(chǎng)培育過(guò)程等問(wèn)題估計(jì)比較樂(lè)觀，當(dāng)這些問(wèn)題遇到障礙時(shí)，客觀上影響到政府及產(chǎn)業(yè)界對(duì)燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化的預(yù)期。于是2008年奧巴馬當(dāng)選美國(guó)總統(tǒng)以后，美國(guó)政府在新能源和電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化熱潮，只不過(guò)動(dòng)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(dòng)汽車(chē)的興起，燃料電池汽車(chē)技術(shù)進(jìn)入到第二個(gè)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(chē)領(lǐng)域的研發(fā)項(xiàng)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(chē)項(xiàng)目資助。在FC-EV的第二個(gè)發(fā)展階段，歐美汽車(chē)公司雖然仍然保留燃料電池汽車(chē)的研發(fā)項(xiàng)目，但大多削減了研發(fā)預(yù)算。

只有日本車(chē)企一直在堅(jiān)持，最終日本燃料電池汽車(chē)技術(shù)跟HEV電動(dòng)汽車(chē)一樣，再次引領(lǐng)國(guó)際技術(shù)前沿。總的來(lái)說(shuō)，近兩年全球各大汽車(chē)公司紛紛開(kāi)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(shí)的產(chǎn)業(yè)化基本要求，并且燃料電池汽車(chē)成本大幅下降，燃料電池電動(dòng)汽車(chē)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(shì)。

如果我們了解過(guò)去15年歐美在電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)路線上的轉(zhuǎn)變，就會(huì)對(duì)當(dāng)今全球電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)有更加深刻的認(rèn)識(shí)。過(guò)去歐美主流汽車(chē)廠家一直把電動(dòng)汽車(chē)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(méi)有發(fā)展起來(lái)，歐美汽車(chē)公司自然也不可能在鋰電技術(shù)上有多少認(rèn)識(shí)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(shí)居于全球領(lǐng)先地位，使得日本一直是全球電動(dòng)汽車(chē)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(guó)：當(dāng)前國(guó)際上只有Tesla在大張旗鼓地搞LIB-EV（其實(shí)Tesla只是個(gè)startup，跟這些國(guó)際汽車(chē)大佬就不是一個(gè)重量級(jí)），Tesla在鋰離子電池和燃料電池方面都沒(méi)有任何技術(shù)積累（它的創(chuàng)新點(diǎn)在BMS），它完全是迫于技術(shù)和成本的現(xiàn)實(shí)問(wèn)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(guò)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(wèn)題。

GM過(guò)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(qiáng)的技術(shù)積累。GM在1996-1999年還生產(chǎn)過(guò)北美第一款量產(chǎn)型純電動(dòng)車(chē)EV1（鉛酸電池車(chē)），不過(guò)后來(lái)以失敗告終。2008年以后，由于DOE的政策引導(dǎo)，GM也同時(shí)在Volt混合電動(dòng)車(chē)和Bolt純電動(dòng)車(chē)兩個(gè)方向發(fā)力，但GM在電動(dòng)汽車(chē)方面的“半吊子”水平并沒(méi)有對(duì)日系電動(dòng)車(chē)構(gòu)成多少威脅。不過(guò)GM并沒(méi)有放棄FC-EV，新一代Hydrogen4據(jù)稱(chēng)將于今年年底上市。至于美國(guó)另外兩大車(chē)企Ford和克萊斯勒，在新能源汽車(chē)領(lǐng)域似乎早已經(jīng)被大家所遺忘。

歐洲：德國(guó)是歐洲汽車(chē)工業(yè)的領(lǐng)頭羊，歐洲諸多車(chē)企也只有VW、BMW和Daimler-Benz三家能夠獨(dú)立在電動(dòng)汽車(chē)方面展開(kāi)研發(fā)和生產(chǎn)，而這三家車(chē)企早期走的都是燃料電池路線，而這與德國(guó)強(qiáng)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(chē)生產(chǎn)商，迫于“尾氣排放門(mén)”事件的影響，VW現(xiàn)階段的戰(zhàn)略重點(diǎn)是PHEV，已經(jīng)有數(shù)款PHEV車(chē)型問(wèn)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(chē)展上展示了燃料電池版的AudiA7、Golf以及Passat，這三款車(chē)型均采用VW與Ballard合作開(kāi)發(fā)的第四代100KW級(jí)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(chē)系。在純電動(dòng)汽車(chē)方面，到目前為止VW僅僅有e-up（微型車(chē)）和e-Golf（小型車(chē)）兩款鋰電純電動(dòng)汽車(chē)小批量試生產(chǎn)，定位明顯在低端車(chē)型。鑒于中國(guó)市場(chǎng)的壓力，VW近年來(lái)加大了鋰電純電動(dòng)車(chē)的投入，但是從整體上看VW仍然是燃料電池和鋰電純電動(dòng)車(chē)雙面下注。

BMW在過(guò)去20年里對(duì)各種新能源技術(shù)都有廣泛的試驗(yàn)。氫能方面主要是燃料電池和氫氣內(nèi)燃機(jī)。在純電動(dòng)車(chē)方面，BMW裝車(chē)試驗(yàn)了鉛酸、Na-S、ZEBRA、鎳氫和鋰離子幾乎所有類(lèi)型的二次電池，積累了豐富的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)。但BMW對(duì)二次電池和燃料電池都沒(méi)有很深入的認(rèn)識(shí)和技術(shù)儲(chǔ)備，所以我們看到BMW目前在i系列電動(dòng)汽車(chē)上是三駕馬車(chē)，i3是鋰電純電動(dòng)車(chē)而i5和i8都是PHEV。之前BMW曾經(jīng)將一輛245HP的寶馬5系車(chē)改造成FC-EV（燃料電池是與Toyota合作開(kāi)發(fā)），后來(lái)證實(shí)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(tái)詞則是因?yàn)樵阡囯姾虵C方面都不掌握關(guān)鍵技術(shù)心里完全沒(méi)底。

Daimler-Benz之前一直走的是FC-EV路線，還收購(gòu)了Ballard的燃料電池汽車(chē)業(yè)務(wù)，使其成為PEMFC零件開(kāi)發(fā)公司。數(shù)年前Daimler-Benz也開(kāi)始專(zhuān)注于PHEV，最近還“宣稱(chēng)”要推出一款跟TeslaModelS相抗衡的純電動(dòng)跑車(chē)。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(dòng)力電池（后來(lái)控股），不過(guò)由于缺乏關(guān)鍵技術(shù)以及成本高昂等原因，Li-Tec一直沒(méi)有市場(chǎng)而導(dǎo)致經(jīng)營(yíng)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(shí)之前傳聞建立電池廠是由于記者不專(zhuān)業(yè)翻譯所致），用以保障未來(lái)車(chē)用鋰離子電池組的供應(yīng)。Daimler-Benz目前實(shí)際上也是燃料電池和鋰電純電動(dòng)車(chē)雙面下注。

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

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