幾款國內(nèi)外生產(chǎn)的燃料動力鋰電池車，從左至右依次是現(xiàn)代ix35、上汽大通V80、豐田Mirai

“催化劑在實(shí)驗(yàn)室能做了，公司生產(chǎn)卻還要進(jìn)口。”

在談到我國燃料動力鋰電池汽車行業(yè)對外依存度時，幾乎所有受訪者都強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)成果和核心零部件國產(chǎn)化間的巨大鴻溝。一邊，是公司、高校和科研院所公布的漂亮數(shù)字，另一邊，則是材料、零部件、設(shè)備等對進(jìn)口的嚴(yán)重依賴。

為何依賴進(jìn)口？

部分受訪者認(rèn)為，科研成果難以轉(zhuǎn)化為商業(yè)產(chǎn)品，只是表象。更本質(zhì)的原因在于，運(yùn)氫問題尚未解決，導(dǎo)致部分城市高純氫貴；整車成本高、加氫站建設(shè)費(fèi)用高，綜合因素用途下，我國的燃料動力鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈仍未形成。

沒有產(chǎn)業(yè)鏈，就沒有利潤。面對虧本的買賣，作為市場創(chuàng)新主體的公司自然難有技術(shù)攻關(guān)、進(jìn)而和進(jìn)口產(chǎn)品競爭的積極性。

不過，不論是國內(nèi)的主機(jī)廠、零部件公司，還是能源公司，都在積極推動燃料動力鋰電池汽車鏈條的國產(chǎn)化進(jìn)程，部分已經(jīng)公布了階段性研發(fā)成果。用一位一線工程師的話說，“燃料動力鋰電池行業(yè)處于發(fā)展初期，政府和行業(yè)都應(yīng)該充滿信心，堅(jiān)信星星之火可以燎原。”

1

催化劑：

做得了1克，做不了1公斤

燃料動力鋰電池國產(chǎn)化，涉及多項(xiàng)核心零部件。

國內(nèi)某主流氫燃料動力鋰電池公司產(chǎn)品負(fù)責(zé)人介紹，燃料動力鋰電池電堆重要由膜電極、雙極板、端板、絕緣板、集流板和密封件等組成。作為重要零部件的催化劑占電堆成本比例約為36%，雙極板占比約為23%，氣體擴(kuò)散層和質(zhì)子交換膜占比分別約為16%和12%。

根據(jù)車型和技術(shù)路線等差別，催化劑等成本占比略有不同，圖為參加2019氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展峰會的某客車公司統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

國家電力投資集團(tuán)有限公司氫能首席技術(shù)官柴茂榮告訴《電動汽車觀察家》，國產(chǎn)燃料動力鋰電池涉及的催化劑、膜電極、雙極板等核心技術(shù)，對進(jìn)口的依賴都比較嚴(yán)重。

張先生是國內(nèi)某大型材料研發(fā)機(jī)構(gòu)的燃料動力鋰電池工程師，據(jù)他觀察，近幾年，國內(nèi)對燃料動力鋰電池催化劑的研究非常火，尤其是高校在催化劑、膜電極等領(lǐng)域的專利申請數(shù)量相當(dāng)多。而這些研究正是不少國內(nèi)公司的技術(shù)來源。

張先生說，可惜的是，這些科研成果，目前大多數(shù)沒有轉(zhuǎn)化為商業(yè)產(chǎn)品。

我國工程院院士衣寶廉告訴《電動汽車觀察家》，目前，國內(nèi)有不少研究催化劑的單位，發(fā)表的高水平論文也有很多，而且并不缺乏制備催化劑的公司。但是，這些單位和公司都拿不出催化劑裝車的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

衣寶廉介紹，國內(nèi)有催化劑開發(fā)能力的公司，正在開發(fā)高活性、低鉑載量的催化劑，并在自己的電堆上進(jìn)行試驗(yàn)。但在產(chǎn)業(yè)端，大部分公司仍要進(jìn)口日本和英國等國的催化劑。

上述產(chǎn)品負(fù)責(zé)人也表示，目前，部分國產(chǎn)催化劑通過了樣品開發(fā)和測試，但商用化和規(guī)模化積累不足，因此，進(jìn)口催化劑仍然是目前國內(nèi)燃料動力鋰電池公司的首選。

為何實(shí)驗(yàn)室能做出來，廠卻生產(chǎn)不出來？

柴茂榮告訴《電動汽車觀察家》，實(shí)驗(yàn)室的催化劑多用半電極測試性能，性能要求相對寬松，但用于量產(chǎn)的膜電極，要經(jīng)受抗氧化、抗中毒、耐久性，以及催化劑中雜質(zhì)對質(zhì)子膜等的影響考驗(yàn)。因此，實(shí)驗(yàn)室做出的催化劑，能直接用于公司膜電極生產(chǎn)的數(shù)量有限。

另外，張先生認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)室有精密的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，有專業(yè)的(通常是博士學(xué)歷及以上的)科研人員，在這種特定條件下制出1克催化劑并不難。但有關(guān)公司而言，受限于設(shè)備、工藝、工人技術(shù)水平，每天能產(chǎn)出100克-1000克燃料動力鋰電池催化劑，已經(jīng)是領(lǐng)先水平。

“博士能做不算生產(chǎn)量力，普通工人也能操作才是生產(chǎn)量力，才有規(guī)模化的可能。我們現(xiàn)在缺的就是生產(chǎn)量力，這種能力一定是公司才能搞定的。”張先生說。

張先生所說的“生產(chǎn)量力”，反映在消費(fèi)端，就是我國能源工程集團(tuán)氫能科技有限公司(中氫科技)CEO范欽柏口中的“用戶級產(chǎn)品”。

在范欽柏看來，目前，燃料動力鋰電池汽車對氫氣、空氣質(zhì)量、機(jī)器精密度和操作都很敏感，是“教授級”產(chǎn)品，這樣的產(chǎn)品價值很低，不是用戶真正要。行業(yè)應(yīng)該對燃料動力鋰電池汽車去敏感化，讓其成為有價值的“用戶級”產(chǎn)品。

2

雙極板：

成品率僅98%

目前，國內(nèi)大部分燃料動力鋰電池公司使用的是石墨雙極板和復(fù)合材料雙極板。

衣寶廉介紹，金屬板作為提高電堆比功率的重要方式，國內(nèi)各公司都在大力研發(fā)并組裝。部分公司宣稱，其開發(fā)的金屬電堆比功率超過3.0kW/L，且均裝車試運(yùn)行，但實(shí)際壽命有多長，還要看運(yùn)行結(jié)果。

上海捷氫科技有限公司業(yè)務(wù)規(guī)劃及項(xiàng)目總監(jiān)余意也表示，和石墨雙極板相比，金屬雙極板厚度薄，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能更好，機(jī)械強(qiáng)度更高，量產(chǎn)工藝工序更少，因此性能優(yōu)異且更易于批量化生產(chǎn)。但金屬雙極板的成型工藝要求高，耐腐蝕性較差，壽命不易保證，這也是其國產(chǎn)化的重要難點(diǎn)。

張先生告訴《電動汽車觀察家》，目前，國產(chǎn)雙極板最大的問題是模具加工精度不夠高。例如，國外對雙極板的公差要求為±10微米，國內(nèi)模具的公差普遍遠(yuǎn)大于這個數(shù)字。

模具公差大，導(dǎo)致雙極板和燃料動力鋰電池的不良品率遠(yuǎn)高于產(chǎn)品最低要求。

范欽柏介紹，動力鋰離子電池的電流密度只有100毫安/平方厘米，而燃料動力鋰電池的電流密度能做到1.5安/平方厘米。這就意味著，燃料動力鋰電池堆精密度的要求遠(yuǎn)高于動力鋰離子電池，不良品率要降到億分之一。但實(shí)際上，國產(chǎn)燃料動力鋰電池普遍的不良品率高達(dá)2%。

除了模具本身的問題，管理過程不科學(xué)，品質(zhì)控制不嚴(yán)格，也讓國產(chǎn)燃料動力鋰電池的一致性大打折扣。

范欽柏曾在海外從事燃料動力鋰電池研發(fā)工作近30年，回國不到1年時間，國內(nèi)部分公司的管理方法讓他感觸頗深。

據(jù)范欽柏介紹，單電池裝堆時，公司會對每個電池的膜電極檢漏，測試單位時間內(nèi)的氣體漏出量是否超標(biāo)。有的公司只要求“差不多”達(dá)標(biāo)即可，而非嚴(yán)格執(zhí)行品控標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致電堆裝車后，有的產(chǎn)品僅兩周就出現(xiàn)問題，無法運(yùn)行。

“部分公司生產(chǎn)愛講‘差不多’，公司缺乏責(zé)任心，這是國產(chǎn)產(chǎn)品缺乏國際競爭力的一大問題。”

3

其他零部件：

基礎(chǔ)材料研發(fā)被卡

不只是燃料動力鋰電池，空壓機(jī)、氫氣循環(huán)泵等燃料動力鋰電池汽車系統(tǒng)零部件，國產(chǎn)產(chǎn)品和進(jìn)口產(chǎn)品的差距也很大。

張先生在乘坐過豐田Mirai和國內(nèi)某主流車企生產(chǎn)的燃料動力鋰電池車后直言，前者沒有明顯噪音，后者的噪音則相當(dāng)大。

余意介紹，空壓機(jī)、氫氣循環(huán)泵研發(fā)涉及到熱學(xué)、力學(xué)、動力學(xué)、電機(jī)電控、材料等多學(xué)科，尤其是大流量高壓比的空壓機(jī)和氫循環(huán)泵，要深厚的技術(shù)積累、完善的開發(fā)流程和大量的資金投入。

一位曾在海外某知名燃料動力鋰電池公司任職多年的專家告訴《電動汽車觀察家》，普通空壓機(jī)采用鋼制軸承，但燃料動力鋰電池汽車的空壓機(jī)轉(zhuǎn)速極高，要使用陶瓷軸承。而這種陶瓷軸承，國內(nèi)依然十分缺乏。

“只要涉及基礎(chǔ)材料，國產(chǎn)零部件基本上就卡死了。”他感嘆。

不過，據(jù)衣寶廉介紹，國內(nèi)空氣軸承的空壓機(jī)已經(jīng)研制成功，并應(yīng)用在億華通的燃料動力鋰電池車上。金士頓JSD推出的無油空壓機(jī)采用空氣軸承、高速永磁電機(jī)和高頻控制器等技術(shù)，核心技術(shù)均為公司自主研發(fā)。

除了燃料動力鋰電池汽車本身，整車之外的儲氫、運(yùn)氫、加氫鏈條，儲氫罐用的碳纖維、閥件，加氫槍用橡膠、氫氣計量設(shè)備，國產(chǎn)產(chǎn)品仍與國際先進(jìn)水平差距較大。

以加氫槍的橡膠為例，柴茂榮介紹，加氫槍專用的橡膠既要抗壓，又要耐氫，對公司的工藝水平挑戰(zhàn)很大。而且，一根橡膠管的價格高達(dá)數(shù)萬美元，壽命則只有半年到一年左右。技術(shù)難度大、更換成本高，讓這種特殊橡膠國產(chǎn)化十分緩慢。

余意也表示，和國際先進(jìn)水平相比，國產(chǎn)碳纖維的成品率相對較低，成本較高，國產(chǎn)閥件的高壓密封可靠性、金屬材料的耐氫脆性和高壓環(huán)境下的耐久性比較差。

不過，柴茂榮認(rèn)為，閥件、儲運(yùn)罐特種鋼、氫氣計量設(shè)備等零部件對外依存度高，并非在于國內(nèi)公司做不到，而在于公司不愿做。換言之，無利可圖導(dǎo)致公司缺乏創(chuàng)新的積極性。

為何無利可圖？

4

“氫價高、車價高、建站貴”

衣寶廉認(rèn)為，燃料動力鋰電池車的關(guān)鍵材料和核心零部件的國產(chǎn)化進(jìn)程不理想，商業(yè)化速度慢重要受制于三高：車的成本高、氫氣價格高、加氫站建設(shè)費(fèi)用高。

某客車公司高管曾在公開演講中表示，氫氣價格非常昂貴，導(dǎo)致氫燃料動力鋰電池汽車車的營運(yùn)成本居高不下，是公司燃料動力鋰電池汽車推廣的難題。

范欽柏算了一筆賬，目前，國內(nèi)氫氣的市場價格約為100元/千克，測試60千瓦的燃料動力鋰電池堆，大約要?dú)錃饷啃r4千克，市場價每小時為400元。這樣算來，一輛燃料動力鋰電池汽車每天要消耗氫氣3000多元，根據(jù)不同的計量比，一年的測試價格近百萬元。

一邊，是下游主機(jī)廠苦于用氫成本過高，另一邊，是上游制氫公司抱怨氫氣沒有市場。“電池堆做得起，氫氣用不起，是很多燃料動力鋰電池汽車公司面對的現(xiàn)實(shí)困難。”他說。

如何解決“用不起氫”的難題？范欽柏的看法是，專業(yè)的人做專業(yè)的事，由能源公司牽頭，疏通上游制氫公司和下游主機(jī)廠間的運(yùn)輸過程，進(jìn)一步降低公司用氫成本。

另外，衣寶廉告訴《電動汽車觀察家》，一般城市的高純氫價格較高，但目前，國內(nèi)加氫站的加氫價是60到80元/千克，低于國際水平。他認(rèn)為，大量利用工業(yè)副產(chǎn)氫與棄水、棄風(fēng)、棄光發(fā)電的電解水制氫，國產(chǎn)加氫站的加氫費(fèi)用很快會降下來。

5

國產(chǎn)品牌在努力

目前，能源公司正在加速進(jìn)入燃料動力鋰電池領(lǐng)域。

2019年八月，國電布燃料動力鋰電池研究階段性成果，柴茂榮向媒體表示，國電投研發(fā)的催化劑通過了1.0-1.5V十萬次的耐久性測試，其衰減特性值仍大于80%。他同時強(qiáng)調(diào)，催化劑材料從實(shí)驗(yàn)室到裝車要2年，裝車后仍然要3年時間驗(yàn)證。

中氫科技方面，范欽柏介紹，目前，該公司有石墨板和金屬雙極板的開發(fā)能力，裝車實(shí)測正在按計劃進(jìn)行。

主機(jī)廠一端的國產(chǎn)化進(jìn)程也沒有停止。

捷氫科技燃料動力鋰電池系統(tǒng)產(chǎn)品P390，電堆及核心部件自主開發(fā)

在2019年九月二十二日的2019氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展峰會上，被問及如何降低進(jìn)口依存度時，捷氫科技總經(jīng)理盧兵兵表示，捷氫已經(jīng)具備雙極板、膜電極設(shè)計、電堆集成、燃料動力鋰電池系統(tǒng)集成能力。在質(zhì)子交換膜、催化劑和碳紙等核心材料領(lǐng)域，希望與供應(yīng)商合作，發(fā)揮各自特長，提高國產(chǎn)燃料動力鋰電池競爭力。

談到于燃料動力鋰電池核心材料和零部件國產(chǎn)化的前景，范欽柏說，國產(chǎn)化困難多、速度慢不是問題，問題是，大家是不是真想把燃料動力鋰電池行業(yè)做起來？只要真想做事，而不是沖著補(bǔ)貼去，我國的燃料動力鋰電池行業(yè)就有希望。

衣寶廉也表示，要加強(qiáng)電堆公司與關(guān)鍵材料研發(fā)單位的協(xié)作、聯(lián)合攻關(guān)和實(shí)驗(yàn)。只有如此，才能加速國內(nèi)氫燃料動力鋰電池汽車關(guān)鍵材料和核心零部件產(chǎn)業(yè)化進(jìn)步。