鉅大LARGE | 點擊量：655次 | 2021年10月28日
燃料動力電池降本之路 從電堆核心組件國產化開始
電堆作為電化學反應的場所，也是燃料動力鋰電池系統最為核心的部分。而隨著氫燃料動力鋰電池浪潮的推動，近幾年國內亦不斷涌現出一批優秀的國產電堆公司。從國內產業鏈布局來看，目前部分領先公司基本具備了氫燃料動力鋰電池核心部件的國產化能力，但產品性能還尚需完善，與國際領先技術仍舊存在較大差距。
在燃料動力鋰電池產業鏈中，電堆是處于中游核心環節。催化劑、質子交換膜、氣體擴散層組成膜電極和雙極板構成電堆的上游，電堆與空壓機、儲氫瓶系統、氫氣循環泵等其它組件構成燃料動力鋰電池動力系統，下游應用對應交通領域和備用電源領域，重要是客車、轎車、叉車、固定式電源和便攜式電源等。
電堆國產化程度低導致成本過高
如今，電池高成本是燃料動力鋰電池汽車大規模推廣的最大瓶頸。電堆關鍵材料成本高、電堆設計技術門檻高、規模化程度低是造成燃料動力鋰電池成本居高的重要原因。
從2018年高工產研氫電研究所(GGII)對全國重要氫燃料動力鋰電池電堆及系統公司調研結果來看，我國氫燃料電堆目前成本在8000-10000元/kW，是國外的2倍以上。燃料動力鋰電池電堆壽命大多數在實驗室臺架實測3000-5000h，實測后電堆性能衰減6%-10%不等。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
具體到各個環節來看，氣體擴散層、空壓機、儲氫瓶、電機電控系統和其他常用零部件(管路、連接部件等)降本重要由規模化效應驅動；而質子交換膜、催化劑、雙極板和其他較為關鍵的零部件(氫氣電池閥等)降本則需技術和材料工藝的進步加以推進。
催化劑：低鉑用量是重要發展趨勢
催化劑是燃料動力鋰電池的關鍵材料之一，其用途促進氫、氧在電極上的氧化還原過程。目前最好的催化劑仍是Pt和Pt基催化劑。
然而當下與催化劑并存的另一個關鍵詞非“成本高”莫屬，對此，魔方新能源蔣中林博士曾表示：“燃料動力鋰電池中比較昂貴的材料當屬鉑類催化劑與質子交換樹脂，其他材料均為普通工業材料，價格會隨工業化規模進程急速下降。鉑類催化劑目前單位面積用量已大大降低，在發動機總成本中占比約1-3%。”
此外也有業內人士聲稱，未來技術將著重于進一步降低Pt用量、增強耐久性以及開發非Pt催化劑，通過降低對貴金屬的依賴，大幅度降低成本。
質子交換膜：電堆最為核心的組件
作為電堆中的另一關鍵性材料，質子交換膜的好壞直接決定著燃料動力鋰電池的性能和使用壽命。當下商業應用重要以全氟磺酸膜為主，但大多數種類膜在燃料動力鋰電池高溫工況下化學性能不穩定，成本較高。采用多種材質摻雜的復合膜可以大大改善機械性能，降低內阻從而提升輸出功率，目前國內外商業化均轉向復合膜領域。
而國內市場上采用的全氟磺酸質子交換膜大多采用國際知名公司杜邦、戈爾等，國內相關技術目前重要掌握在東岳集團、新源動力及武漢理工，其中東岳集團占據市場份額較大，并已實現量產。
氣體擴散層：核心技術仍發展需提速
氣體擴散層重要由導電的多孔材料組成，可以支撐催化層、收集電流，同時實現氣體和水在流場區域和催化劑之間的再分配。現階段該產品市場份額重要壟斷在德國SGL、日本東麗、加拿大巴拉德等幾家國際產商手中，國內技術較為落后，目前僅有小批量的生產。
雙極板：石墨雙極板已實現國產化
值得一提的是，當下國內雙極板技術相對較為成熟，尤其是石墨雙極板已實現大規模應用。得益于我國氫燃料動力鋰電池的特殊發展路線，石墨雙極板在國內相較于金屬雙極板占據較多的市場份額。在金屬雙極板方面國內亦有不少公司擁有成熟的技術，并已實現大規模生產。
而作為后起之秀的金屬雙極板現正逐漸被國內市場導入，但受制于燃料動力鋰電池乘用車市場發展緩慢，目前金屬雙極板市場化程度仍舊不高。有不少業內人士聲稱，金屬雙極板將開始在部分領域替代石墨雙極板。
