電動車電池的開發(fā)現(xiàn)狀及展望

1、電動車電池的開發(fā)現(xiàn)狀及展望天津電源研究所   畢道治前言 據(jù)近期“世界電動車”1報導，預測到2007年，全世界電動車年銷量可達百萬輛以上（見表1），約占全球汽車總銷量的1.5%。雖然這樣小的份額不足以說明電動車已商品化，但也說明經(jīng)過幾十年，尤其是近10年的全球性努力，電動車在技術上已取得很大成就。預測電動車銷售的主要依據(jù)仍然是人們對環(huán)境污染的關注，尤其是在中心城市。美、歐等發(fā)達國家一些中心城市都在限制燃油汽車的使用。我國政府也越來越重視環(huán)境保護問題，把環(huán)境保護作實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一項重要內(nèi)容。我國環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，汽車尾氣排放量是城市大氣污染的主要來源之一。北京市機動車尾

2、氣排放對大氣污染物中CO、HC、NOx的分擔率分別是63.4%，73.5%和46%，非采暖期這一分擔率更高，分別為80.3%，79.1%和54.8%。上海市更為嚴重，分別為86%、96%和56%；廣州、天津、重慶等許多大中型城市具有類似情況。因此，最近國務院有關部委組織召開了一次“清潔汽車行動”的大會，以推動我國燃油汽車的清潔化、新型燃氣汽車的推廣應用和國家電動汽車重大科技產(chǎn)業(yè)化工程項目的實施。 表1 電動汽車銷售量預測(千輛) 年份 1997 2003 2007 北美 西歐 亞太地區(qū) 其他 總計 0.9 7.5 1.0 9.4 140 285 160 45 630 265 400 260 8

3、5 1010 目前，各種類型的電動汽車包括以蓄電池驅(qū)動的BEV，以內(nèi)燃機與電池混合驅(qū)動的HEV及以燃料電池驅(qū)動的FCEV都面臨著與改進的燃油汽車及采用各種替代燃料的低污染汽車的市場競爭。電動車必須在性能、價格上一步改進，才能指望在市場競爭中站住腳。    各種主要電動車用蓄電池對比見表2。目前能大量生產(chǎn)供應的只有鉛蓄電池和鎘鎳蓄電池。由于鎘鎳電池性能價格比不如鉛蓄電池而且存在鎘污染，性能優(yōu)良的MH-Ni電池有可能很快進入市場。本文將重點討論鉛蓄電池、MH-Ni、鋰離子及鈉氯化鎳蓄電池的進展情況。質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）是唯一可以在性能上與燃油汽車競爭的電池

4、，本文將介紹其最近發(fā)展情況情況。 表2 各種主要電動車用蓄電池對比 性能 電池種類 比能量 W·h/kg 能量密度 W·h/L 比功率 W/kg 循環(huán)壽命 (次) 價格 (相對) 商品化 程度 鉛酸 鎘鎳 MH-Ni NaNiCl2(ZEBRA) 鋰離子 35 50 65 86 100 90 80 135 132 170 150 200 150 157 300 500 1000 1000 1000 1200 100 500 400 500 1000 大量生產(chǎn) 大量生產(chǎn) 試制 中試 試制 1 電動車電池的研制進展1.1 鉛蓄電池   鉛蓄電池是目前唯一能大

5、量生產(chǎn)供應的電動車電池。從表2可以看出，它的優(yōu)點是價格低，缺點是比能量低，一次充電行駛里程短(約100km)。一項對比美私人汽車日行程的調(diào)查表明，日行程在160km以下的占90%，其余10%日行程超過240km甚至更高。因此有人提出若能將鉛蓄電池比能量適當提高，使一次充電行程達到160km，同時開展快速充電的研究，就有可能使價格低廉的鉛蓄電池滿足大多數(shù)城市中心區(qū)短途運輸及交通用電動車的要求。為此，1992年由國際鉛鋅組織聯(lián)合世界鉛蓄電池制造廠商成立的“先進鉛蓄電池聯(lián)合體（ALABC）”制定了先進鉛蓄電池的研制目標為2：比能量 50W·hkg-1(一次充電行程160km)比功率 150

6、Wkg-1價 格 <150美元/kW·h循環(huán)壽命 >500次快充性能 50% 5min 80% 15min上述5項指標中，價格及比功率已為一般鉛蓄電池所具備，因而改進的主要力量集中在比能量，循環(huán)壽命及快充性能3項指標。(1) 比能量 提高比能量主要從減輕板柵重量及提高正板活性物質(zhì)利用率著手。研究表明，提高鉛鈣合金中錫的含量可以增強板柵耐腐性及抗蠕變強度，從而可以減輕板柵重量（Sn含量0.5%-1%）。從正極活性物質(zhì)中添加吸酸能力強的添加劑（如發(fā)泡聚丙烯）可以提高正極活性物質(zhì)利用率約10%。(2) 循環(huán)壽命 研究結(jié)果表明有4種方法可提高鉛蓄電池的循環(huán)壽命：(i)板柵合金采用

7、錫含量高的鉛鈣合金，可以克服因板柵蠕變而造成的早期失效。(ii)為了防止極板膨脹，采用加大極板法向壓力，試驗證明將法向壓力從8kpa增至40kpa，可使循環(huán)壽命由200次提高到700次。為此需改進隔膜材料以免在受壓情況下松散。(iii)采用合理的充電制度，尤其要精確掌握充電后期的充電量及充電速率，以保證充足電。(iv)改進負極膨脹劑以避免延長充放循環(huán)壽命后，負極活性物質(zhì)海綿狀鉛的硬化。(3) 快速充電 由于近期快速充電技術的發(fā)展，使傳統(tǒng)的鉛蓄電池快速充電性能不好的概念已有所改變。實驗證明，多數(shù)閥控式鉛酸蓄電池可以承受快速充電制度（50%soc，5min；80%soc，15min）。而且，合理的

8、快速充電制度及方法，對延長電池壽命不但無害而且有利。國外已將快速充電方法由單組電池擴展應用到整個電池組，并且在車載情況下進行試驗。1998年公布ALABC的報告表明，通過研究改進，閥控式鉛酸蓄電池的比能量有望提高到改進前的2倍，循環(huán)壽命有可能提高到原有的10倍，而充電時間縮短一個數(shù)量極。目前ALABC正在大力支持各有關方面的研究改進工作。假如上述研究改進目標能在鉛蓄電池的生產(chǎn)實現(xiàn)，則鉛蓄電池將在近期電動車的產(chǎn)業(yè)化過程中發(fā)揮重要作用。我國在“八五”計劃期間，國家科委和國家計委就把電動車用鉛蓄電池的研究和開發(fā)列為重點項目予以支持。許多從事電動車設計和研制的單位認為，雖然鉛蓄電池比能量低，但在我國期

9、望將公交車、出租車放在電動車使用的首要地位的情況下，鉛蓄電池以其價格低廉，能夠大量生產(chǎn)供應的優(yōu)勢，被列入近期電動車產(chǎn)業(yè)化工程項目計劃中還是可行的。表3列出我國電動車用密封鉛蓄電池的近期研究發(fā)展目標，其中第一階段強調(diào)電池總體性能的提高，第二階段把重點放在電池循環(huán)壽命及電池性能的均勻一致性的改進上。 表3 我國電動車用密封鉛酸電池研制目標3 第一階段 19911995年 標稱電壓 （V） 12 標稱容量（5h率） （A·h） 150 水損失 （g/ A·h） 5 高倍率放電能力 （A） 2C5 循環(huán)壽命（） （次） 750（75%DOD） 比能量（5h率） （W·h/

10、kg） 30-40 充電至400次 第二階段 19962000年 主要要求循環(huán)壽命600800次 比能量可適當降至 （80%DOD） 35W·h/kg左右 19911995期間，保定金風帆蓄電池有限公司、輕工業(yè)化學電源研究所等單位參與電動車用密封鉛蓄電池的研制工作。其中風帆電池廠采用正負極涂膏平板電極，輕工業(yè)化學電源研究所則正極采用其具有專利權(quán)的橢圓形管式極板，負極仍為涂膏平板電極。試制結(jié)果表明，我國的電動車用鉛蓄電池除循環(huán)壽命外其余各項均能達到第一階段研制目標。   目前風帆公司及鎮(zhèn)江蓄電池廠的密封鉛蓄電池已在我國改裝車上試用，其中在面包車上采用20只12V&#

11、183;150A·h電池，最高車速80km/h，充電一次行駛100km；小轎車用10只12V·150A·h 電池組，車速可達80km/h，充電一次行駛100km。存在的最大問題是均勻性差，個別電池累計行車里程不足1000km就需要換。 1.2 金屬氫化物鎳電池 金屬氫化物鎳電池(MH-Ni)是90年代發(fā)展起來的一種新型綠色電池，它與鎘鎳電池有很好的互換性，但沒有鎘污染而且比能量較高。小型圓柱式MH-Ni電池在日本已達到產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，廣泛應用于便攜式信息設備。電動車用MH-Ni電池主要在美國及日本進行開發(fā)。美國Ovonic公司在美國先進電池開發(fā)聯(lián)合體（USABC）

12、的資助下開展了電動車用MH-Ni電池的開發(fā)，據(jù)報導研制水平已接近USABC制定的中期發(fā)展目標（見表4），但成本仍較高，目前MH-Ni電池的價格為500700美元/kW·h，據(jù)報導，美國通用汽車公司今年已開始生產(chǎn)裝有高性能MH-Ni電池的EV-1電動轎車，采用24只13.2V、90A·h、12kW·h的電池模塊，重量410kg（若用鉛蓄電池重量為553kg）一次充電可按城市行駛模式行駛150km（鉛蓄電池為112km）。整車售價為43995美元，租賃的月租費為499美元。而采用鉛酸電池的整車售價為33959美元，月租費為424美元。 表4 USABC中長期目標及Ov

13、onic公司MH-Ni電池性能4 指標 USABC（中期） USABC（長期） Ovonic公司 比能量W·h/kg 80-100 200 70-80 比功率W/kg 150-200 400 200-250 充電時間 h <6 3-6 15min（60%） 壽命 年（次） 5（600） 10（1000） （600） 成本 美元/kW·h <150 <100 500-700 工作溫度 -30-65 -40-85 -30-60 日本從事電動車用MH-Ni電池開發(fā)的主要代表性廠家為松下電池公司，不但開發(fā)了純電池電動車用的EV型電池組，還開發(fā)了供汽油機-電池混合動

14、力的HEV用的高功率型MH-Ni電池，其主要性能參數(shù)見表5。其中HHR650D型電池就用在豐田公司于1997年12月率先宣布的全世界一次批量生產(chǎn)的EV-Prius混合動力電動轎車上。該車除裝有1.5L 42.6kW汽油發(fā)動機外,還裝有40塊7.2V、6.5A·h電池模塊，構(gòu)成288V、6kW·h電池組，電池重136kg。在高速行駛時采用汽油機動力；低速、起動、爬坡時采用電池動力。最高車速為160km/h，一次加油（50L）可行駛1400km，是普通燃油汽車的2倍。與普通燃油汽車相比，其CO2排放量減少50%，CO、CH及NO排入量減少了90%。這種混合動力車的售價為1800

15、0美元，約為純電池動力車的一半。該車已投放日本市場，并在1998年形成熱銷，售出18000輛。目前的生產(chǎn)能力為每月2000輛，并計劃在2000年銷往北美及歐洲，計劃銷售20000輛。 表5 松下公司電動車用MH-Ni電池主要性能4 電池型號 EV-95 EV-28 HHR650D 標稱電壓V 12 12 7.2 標稱容量A·h 95 28 6.5 比能量W·h/kg 63 58 41 比功率W/kg(80%DOD) 200 300 430 目前世界各大汽車公司都在研制、開發(fā)并生產(chǎn)混合電動車。預計在零排放的純電池電動車成為主流之前，混合電動車在一段時間內(nèi)可以取代部份燃油汽車，

16、形成一定的規(guī)模。我國在政府863計劃支持下，北京有色金屬總院3進行了電動車用方形MH-Ni電池的研究試驗，共設計了10A·h、44A·h、80A·h、100A·h 4種單體電池，比能量分別為55W·h/kg、58W·h/kg、60W·h/kg及67W·h/kg。若組合成6V·100A·h電池組，則比能量為54W·h/kg3。曾在電動摩托車及電動轎車上進行了演示。另外，和平海灣電源集團公司在消化日本東芝引進生產(chǎn)線技術基礎上，開發(fā)了電動車用方形MH-Ni電池，共開發(fā)出QNF12、QNF18

17、、QNF25、QNF100 4種型號，重量比能量60W·h/kg，體積比能量190W·h/L5。與國外開發(fā)水平相比，尚有差距。 還有不少電池研究和生產(chǎn)單位，正在開發(fā)用于電動自行車的MH-Ni電池。多數(shù)為D型MH-Ni電池組成電池組，容量6-8A·h，電池組電壓24V。每組售價1000元，相當于鉛酸電池的4倍，因此，未能大量投放市場。1.3 鋰離子電池 鋰離子電池是1990年由日本索尼公司首先推向市場的新型高能蓄電池。其優(yōu)點是比能量高，是當前比能量最高的蓄電池。已經(jīng)在便攜式信息產(chǎn)品中獲得推廣應用。1995年，索尼公司又開發(fā)成功用于電動車的鋰離子蓄電池，共分兩種類型，

18、一種是用于純電動車（EV）容量為100A·h的圓柱形單體電池，8只串聯(lián)成一個電池模塊；另一種是用于混合動力車（HEV），容量為22A·h，8只串聯(lián)成電池模塊，但其輸出功率為前者的2.7倍。表6列出這兩種電池的主要技術性能。用于純電動車的電池稱為高能型鋰離子蓄電池，用于混合動力車的電池稱為高功率型鋰離子電池。高能型電池已于1996年裝在日產(chǎn)汽車公司開發(fā)的第一輛鋰離子電動汽車上（日產(chǎn)Al-traEV），在北京第一屆國際電動車展覽會上展出。該車裝人12塊28.8V、94A·h鋰離子電池模塊構(gòu)成的345V、31.2kW·h電池組。一次充電可行駛200km，最高時

19、速120Km/h。售價現(xiàn)為50999美元，月租價為599美元6。其運行費用僅為燃油汽車的1/4。 表6 索尼公司電動車用鋰離子電池主要技術性能7 技術 圓柱形單體電池 方形組合電池(8串) 性能 高能型 高功率型 高能型 高功率性 重量(kg) 3.3 1.2 29 12.5 尺寸(mm) 67×410 50×250 290×150×140 220×300×160 工作電壓(V) 3.6 3.6 28.8 28.8 額定容量(A·h) 100 22 100 22 比能量(W·h/kg) 110 62 100 55

20、比功率(W·kg) 300 800 300 700 充放電壽命(次) 1200 1200 電動車用鋰離子電池推廣應用的障礙之一是其價格太高。法國薩弗特公司則致力于LiNiO2及LiNixMyO2等較便宜的正極材料的開發(fā)并已取得技術進展。已制成1kW·h的小組合電池，由6只44A·h電池串聯(lián)及并聯(lián)構(gòu)成，配有智能電子控制及熱管理系統(tǒng)。裝車聯(lián)試一次充電可行駛200km，比能量達120W·h/lg，200W·h/L/該公司開發(fā)的大容量工業(yè)用鋰離子電池有方形及圓柱形兩種，主要技術性能見表7。  表7 法國薩弗特公司鋰離子電池主要性能7 技術參數(shù)

21、 方形電池 圓柱形電池 單體電池 組合電池(6只) 重量(kg) 3.30 1.10 7.40 尺寸(mm2) 137×53×216 體積(L) 1.57 0.49 4.7 額定容量(A·h) 115 44 88 額定能量(W·h) 415 158 950 重量比能量(W·h/kg) 125 143 128 體積比能量(W·h/L) 265 322 202 比功率(80%DOD)(W/kg) 300 345 300 工作溫度() -1050 -1050 -1050 德國瓦塔公司也在開發(fā)車用鋰離子電池，特點是采要更廉價的尖晶石LiMn2

22、O4正極材料。1997年制成60A·h，比能量為115W·h/kg，充放電壽命為900次，脈沖比功率為500W/kg?；旌蟿恿囉秒姵乇饶芰繛?5 W·h/kg，脈沖比功率850 W/kg。    目前鋰離子電池除鈷以外的廉價正極材料雖然已試制成相應的車用電池及電池組，但在技術性能上都不夠穩(wěn)定，還有待進一步研究改進。據(jù)分析，正極加隔膜的成本占鋰離子電池總成本的60%以上，因此如何努力降低隔膜及正極的成本將是今后的努力方向。與此同時，索尼公司也在努力降低其鋰離子電池的售價，最近的消息是索尼公司已將其電動車用鋰離子電池的出廠價降至600美

23、元/kW·h，以加強它與MH-Ni電池的市場競爭能力。    在我國鋰離子電池發(fā)展計劃中，天津電源研究所在小型鋰離子電池的研制上已取得成果，18650型圓柱形更攜式信息設備用小型鋰離子電池已進入中試生產(chǎn)階段。與此同時，該所在也進行了大容量鋰離子電池的研制，已達到的研制水平如表8所示。目前，該所正按照我國電動車概念車的要求，進行電動車用鋰離子電池的研制。 表8 天津電源研究所所方形鋰離子電池主要性能7 技術參數(shù) 35A·h 100 A·h 重量 (kg) 1.16 3.7 體積 (L) 0.52 1.5 工作電壓 (V) 3.6 3.6

24、 額定容量 (A·h) 35 100 重量比能量 (W·h/kg) 110 110 體積比能量 (W·h/L) 240 240 比功率 (W/kg) 200 220 充放壽命,0.3C,60%DOD (次) 200 200 月自放電 (%) 10 10 1.4 鈉氯化鎳電池（Zebra電池）8 ZEBRA電池是80年代中期以來研究開發(fā)的一種新型高能量電動車用電池，其名稱ZEBRA是“Zero Emission Battery Research Activity”的縮寫。最早由南非ZEBRA Power Systems Ltd的Dr。Coetyer J發(fā)明，近來該電

25、池發(fā)展較快。德國AEG Angto Battery CmbH及美國的Beta R and D Ltd都進行開發(fā)，前者多次在國際電動車會議上（EVS）進行介紹，后者已成為ZEBRA電池的研究開發(fā)中心并已進行中試生產(chǎn)和工業(yè)化設計。ZEBRA電池與Na-S電池相似（參見圖9）。 表9 ZEBRA電池與Na-S電池的對比8 電池特性 Na-NiCl2(ZEBRA) Na-S 比能量 (W·h/kg) 790(理論),100(實際) 760(理論),100(實際) 能量轉(zhuǎn)換效率 % -100,無自放電 -100,無自放電 容量與放電率關系 無關(電池主要為歐姆內(nèi)阻) 無關(電池主要為歐姆內(nèi)阻)

26、 開路電壓 (V) 2.58(300) 2.075(350) 工作溫度 () 270350 320350 制造環(huán)境 干燥氣氛(無液態(tài)鈉操作) 惰性氣氛(有液態(tài)鈉操作) 連接方式 可任意組合(單電損壞呈短路導通) 需旁路系統(tǒng)(單電損壞呈開路斷開) 過充過放 可(NaClCl4可參與反應) 不可(無其他反應發(fā)生) 冷熱循環(huán) 能承受 很敏感 安全程度 可靠性好(無低沸點,高蒸氣壓物) 可靠性差(有低沸點,高蒸汽壓物) 負極都是液態(tài)鈉，電解質(zhì)都是Al2O3，不同的是正極由分散在NaAlCl4熔鹽中的固態(tài)Ni和NiCl2構(gòu)成，取代了Na-S電池中的液態(tài)S和多硫化鈉。其工作溫度為270350，屬于高溫蓄電

27、池。其性能除具有Na-S電池相同的高能量密度，高轉(zhuǎn)換效率，無自放電等特點外，還具有Na-S電池更高的開路電壓（2.58V），較寬的工作溫度范圍（270350）并在制造過程中免除了液態(tài)鈉的操作麻煩（電池裝配時是放電態(tài)NaCl），提高了安全可靠性。ZEBRA電池的表達式為：（一）Na(1)-Al2O3(S)|NaAlCl4(1)/Ni(S)NiCl(S)(+) 反應式為: 放 2Na+NiCl2 2NaCl+Ni 充 至今已設計了3代ZEBRA單電池: 第1代 型號為SL，于1994年中試生產(chǎn)至1996年底，共生產(chǎn)134000只單電池作為臺架、試車及安全評估試驗，缺點是峰值功率低（70W/kg）。

28、 第2代 型號為ML，改進后功率達150W/kg，1996年在EVS-13宣布研制成功并生產(chǎn)6000電池用于各種試驗。 第3代 1997年在EVS-14宣布，功率>250W/kg，比能量>100W·h/kg。 表10是用第2代ML型單電池組裝的Z11型電動車電池組（299V，96A·h，28.7kW·h）與USABC中期目標性能的對照?？梢钥闯?，ZEBRA電池已達到中期目標，個別項目還超過指標要求。其中初始生產(chǎn)價格雖然還達不到指標，但因該電池的材料成本只占售價的20%，因此大量生產(chǎn)后的降低余地較大據(jù)估算，生產(chǎn)量達30萬組電池時，價格即可降至150美元/

29、kW·h。另外該電池雖然自放電很低幾乎為零，但由于電池組工作溫度高，停車時的熱損失以及啟動時需要長時間加熱等缺點，使該電池只適用于經(jīng)常運轉(zhuǎn)的車隊車輛，不太適合于私人小轎車。 表10 ZEBRA電動車電池組性能與USABC中期目標比較8 技術參數(shù) USABC中期目標 ZEBRA Z11電池組 比能量 (W·h/kg) 80(100期望值) 86() 比功率 (W/kg) 150(200期望值) 150() 循環(huán)壽命 (次) 600(80%DOD) 1000(100%DOD) 里程壽命 (km) 160000 112000(顯示) 年份壽命 (車) 5 5(顯示)10(潛在)

30、價格 (S/kW·h) 150 300(初始生產(chǎn)) 再生比功率 (W/kg) 75 200() 工作環(huán)境溫度 () -30-65 -40-+70 正常充電 (h) 6(20%-100%soc) 6(20%-100%soc) 快速充電 (min) <15(40%-80%soc) 36(50%soc) 壽命終了時充電效率(%) 75 >80 電池組能量損失(W/kW·h) 熱損失<3.2 熱損失5.5 自放電48hr<15% 無自放電 :系統(tǒng)重量包括BMS、IFB、冷卻 至今，ZEBRA電池已有多年的路試歷史，目前仍有300多個電池組在進行臺架試驗及路試

31、。近百輛用ZEBRA電池裝備的電動車已有累積2000000km的行駛里程，其中部份試驗已超過5年，個別車還創(chuàng)造了實際路試100000km電池無故障的記錄。 1.5 質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC) PEMFC的優(yōu)點是以固體物質(zhì)（聚合物膜）為電解質(zhì)，易操作無腐蝕，結(jié)構(gòu)緊湊，耐沖擊振動，工作溫度低（80），易常溫起動，具有比其他類型燃料電池更高的功率密度，比蓄電池電動車行駛距離長。90年代以來成為各發(fā)達國家競相開發(fā)的電動車用電池。加、美、日、德等國處于領先地位，其中以加拿大巴拉德（Ballard）公司（BPS）最先進。迄今加拿大的BPS公司已開發(fā)了3代PEMFC電動車電池9：  

32、;  第1代：PEMFC電堆MK5，單體平均工作電壓 0.57V時可輸出功率5kW，功率密度為150W/kg，150W/L，24個電堆構(gòu)成PEMFC電池發(fā)動機用于1993年世界第一輛PEMFC電動公共汽車，總功率43kW，車長9.8m，載客20人，一次加燃料行駛160km，超動時間20S，時速48km，最高時速72km。    第2代 MK513，單體平均工作電壓為0.58V時可輸出功率13kW，功率密度300W/kg，300W。L，20個電堆串聯(lián)構(gòu)成總功率200kW以上的PEMFC發(fā)動機，相當于常規(guī)公交車所裝柴油機功率并占有與柴油機相同的體積。不僅提供

33、行車動力而且提供照明，空調(diào)用電。以存放于車身頂部的高壓貯氫為燃料，氫瓶壓力21MPa，一次加燃料可行駛400km，載客60人，最高時速95km。    第3代 MK7，單體平均工作電壓0.68V時可輸出功率32.3kW，功率密度700W/kg，1000W/L，已滿足并超過汽車制造商、美國能源部及PNGV（Partnership for a New Ceneration Vehicle）所確定的研制目標。   目前，美、日、德等國大汽車公司都致力于PEMFC電動車的開發(fā)，而且?guī)缀醵际怯眉幽么驜PS公司開發(fā)的PEMFC電堆，實用化PEMFC電堆水平

34、如下：    （1）用純H2為燃料：70kW BPS/Daimler-Benz電堆，正在進行車上試驗，（NECAR4，4座小轎車），采用7kg液態(tài)H2，可行駛450km，效率36%。這是由于使用液態(tài)H2必需有一定泄漏量。實際PEMFC電堆的性能是0.7kW/kg,1kW/L，轉(zhuǎn)換效率65%，系統(tǒng)效率45%-50%。    （2）用重整氣為燃料 30kW BPS/GM電堆，達到水平為0.3kW/L，0.25kW/kg，使用甲醇轉(zhuǎn)化氫，含CO15×10-6。    （3）低Pt載量10kW MTI（

35、美國機械技術公司）電堆，Pt載量0.17mg/cm2，純H2為燃料，演示性能850mA/cm2，0.6V；功率密度0.25kW/kg。   PEMPC電動車的演示成功，說明在技術上已取得突破，性能上已可與燃油汽車相比。目前商品化的障礙是價格及氫源問題。為此PNGV擬定了技術及價格目標。   （1）市區(qū)及高速公路混合行駛，燃料電池系統(tǒng)效率55%（LHV）    （2）比功率：0.4kW/kg。      0.4kW/L     （3）成本：$30/

36、kW(電堆)    $60/kW(系統(tǒng))     （4）啟動時間：30s（滿功率）     （5）壽命：5000h和160000km    降低價格的措施為降低鉑載量，已由0.4mg/cm2降至0.13 mg/cm2，并將繼續(xù)降低到0.1 mg/cm2。0.05-0.025 mg/cm2；降低PEM膜價格：已由$700m2降至$50m2相當于$10/kW(0.65V)和$17kW(0.75V)；降低集流板價格，目前機加工石墨板造價是電堆造價的60%，措施是用不銹鋼表面改性、輕金屬鍍鈦或炭黑聚合物

37、模壓復合材料（電阻率<0.01cm2）以及研究膜電極組件的大規(guī)模生產(chǎn)工藝等。   為了將來不必大規(guī)模發(fā)行當前汽車燃料的供應基礎設施，各大汽車公司正集中力量研究車載生整器如小型高集成重整器，可用汽油，甲醇、乙醇等以及部份氧化甲醇重整器，優(yōu)點是無須加熱，直接加入甲醇即可起動。起動時間可以<100s。但這樣的重整氣含CO達到1%，必需處理后方送入燃料電池。盡管已有上述降價途徑，但要達到目標，可能還需較長時間（7-10年）。 2 展望從長遠的能源及環(huán)境保護角度來看，發(fā)展電動車將成為必然的趨勢。自1996年以來，已有3種類型電動車問世，即以線性蓄電池驅(qū)動的零排放的BEV、以燃油機與蓄電池混合驅(qū)動的HEV及以燃料電池驅(qū)動的FCEV。下面方試圖討論一個這3種電動車的發(fā)展趨勢。（1）BEV電動車 這種車的優(yōu)點是零排放，缺點是一次充電行程短，因此只適用于城市中心及小區(qū)內(nèi)的短途運輸。改進