歐/美/日/韓對氫燃料電池的戰略布局

2017-12-12 10:34:52 來源:高工鋰電與技術應用　點擊量：評論 (0)

上世紀末，西方國家展開了第一輪新能源汽車的研究和產業化浪潮。當時，歐美日這三大汽車生產集團對新能源汽車的發展方向有較大的分歧，比如美國主推氫經濟（氫能和燃料電池），日本則是把產業化重點放在自然吸氣

上世紀末，西方國家展開了第一輪新能源汽車的研究和產業化浪潮。當時，歐美日這三大汽車生產集團對新能源汽車的發展方向有較大的分歧，比如美國主推“氫經濟”（氫能和燃料電池），日本則是把產業化重點放在自然吸氣技術和HEV，將燃料電池汽車作為戰略研究方向。而以德國為代表的歐洲車企則強調傳統內燃機的優化和技術革新（例如高效柴油引擎和機械渦輪增壓技術），但同時也投入相當的資源進行燃料電池汽車的研發。

實事求是而言，西方主流汽車生產商當時都不認為鋰電純電動汽車具有可行性。在小布什總統當政的8年時間里，氫能和燃料電池的基礎研究和產業化在西方尤其是美國達到了巔峰狀態。

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，性能并不理想而遠未達到實際裝車條件。另一方面，歐美發達國家一直占據全球產業鏈的頂端而謀取高額利潤，它們認為二次電池產業是一個低附加值行業是亞洲人的事情，歐美本質上是不屑于發展這種利潤率較低的實體經濟的。

長期不重視，造成了歐洲和北美缺乏規模化的鋰電企業，鋰電產業鏈也一直沒能建立起來，而歐美在燃料電池領域擁有絕對優勢地位。另外，從整個產業鏈的角度而言，氫能和燃料電池對相關工業整體水平的帶動和提升的確要比鋰離子電池產業高一個檔次。那么，歐美當初選擇發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業化都是在各大汽車公司的主導下進行的，在全球第一輪燃料電池汽車開發熱潮中，各大汽車公司的情況并不一樣。

通用汽車（GM）是全球第一輪“氫經濟”浪潮的領頭羊，GM很早就有電動汽車研發經驗，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在燃料電池汽車領域一直是堅持自主研發，當時并沒有選擇與其它車企或者燃料電池公司合作開發。GM在燃料電池催化劑、MEA以及電堆系統的基礎研究方面都有相當的積累，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。其中Daimler-Benz和Ford還參股Ballard18%和20%的股份。

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

第一代FC-EV技術，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，當時EU和DOE的規劃輕視了諸多技術、產品和市場轉化過程中的關鍵問題，對技術進展、基礎設施、市場培育過程等問題估計比較樂觀，當這些問題遇到障礙時，客觀上影響到政府及產業界對燃料電池汽車產業化的預期。于是2008年奧巴馬當選美國總統以后，美國政府在新能源和電動汽車的戰略方向就從氫能和燃料電池轉向了鋰離子電池，這也就是當前的第二輪電動汽車產業化熱潮，只不過動力系統的技術路線從燃料電池轉換到了鋰離子電池。

伴隨著2008年鋰離子電動汽車的興起，燃料電池汽車技術進入到第二個發展階段，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在汽車領域的研發項目資助，僅保留了燃料電池在固定式發電領域及商用叉車項目資助。在FC-EV的第二個發展階段，歐美汽車公司雖然仍然保留燃料電池汽車的研發項目，但大多削減了研發預算。

只有日本車企一直在堅持，最終日本燃料電池汽車技術跟HEV電動汽車一樣，再次引領國際技術前沿。總的來說，近兩年全球各大汽車公司紛紛開發出自己的燃料電池電堆技術，并且大幅提高了功率密度，使用壽命也都達到5000小時的產業化基本要求，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化進展在西方已經回暖并呈現出加速發展的態勢。

如果我們了解過去15年歐美在電動汽車技術路線上的轉變，就會對當今全球電動汽車的發展現狀和趨勢有更加深刻的認識。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，而鋰電產業鏈在歐洲和北美一直沒有發展起來，歐美汽車公司自然也不可能在鋰電技術上有多少認識和積累。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業鏈上同時居于全球領先地位，使得日本一直是全球電動汽車的領頭羊。于是，我們就看到當前的全球EV的基本戰略格局：

美國：當前國際上只有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積累（它的創新點在BMS），它完全是迫于技術和成本的現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技術路線。Tesla之后通過跟松下的合作獲取了相當的鋰電生產技術，而決定建立Gigafactory解決電池供應的問題。

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積累。GM在1996-1999年還生產過北美第一款量產型純電動車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，GM也同時在Volt混合電動車和Bolt純電動車兩個方向發力，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成多少威脅。不過GM并沒有放棄FC-EV，新一代Hydrogen4據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，在新能源汽車領域似乎早已經被大家所遺忘。

歐洲：德國是歐洲汽車工業的領頭羊，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和生產，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業基礎是直接相關的。

VW(大眾)作為全球第二大汽車生產商，迫于“尾氣排放門”事件的影響，VW現階段的戰略重點是PHEV，已經有數款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合作開發的第四代100KW級PEMFC電池組，VW目前正在發展第五代燃料電池系統，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，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都有廣泛的試驗。氫能方面主要是燃料電池和氫氣內燃機。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驗。但BMW對二次電池和燃料電池都沒有很深入的認識和技術儲備，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），后來證實BMW已經暫緩其FC-EV商業化進程。BMW是雙面下注的典型代表，潛臺詞則是因為在鋰電和FC方面都不掌握關鍵技術心里完全沒底。

Daimler-Benz之前一直走的是FC-EV路線，還收購了Ballard的燃料電池汽車業務，使其成為PEMFC零件開發公司。數年前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。為了獲得鋰電相關技術，Daimler-Benz數年前聯合Evonic成立了Li-Tec公司生產鋰離子動力電池（后來控股），不過由于缺乏關鍵技術以及成本高昂等原因，Li-Tec一直沒有市場而導致經營難以為繼已經宣布破產。之后，2016年Daimler-Benz宣布將建立一家鋰電Pack廠（經證實之前傳聞建立電池廠是由于記者不專業翻譯所致），用以保障未來車用鋰離子電池組的供應。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業鏈上同時居于全球領先地位，使得日本一直都是全球電動汽車的領頭羊，這是我們不得不承認的現實。不過日本幾大車企的情況并不完全一致。