动力锂电池系统将由数百个单体电池串并联组装而成,整个电池系统的可靠性将大大放大。从目前国内有限的纯电动汽车使用数据来看,大规模动力锂电池系统的可靠性相对差强人意。锂离子电池可靠性的根源在于前面讨论的安全影响因素,而这些因素是由嵌入反应的本质特性决定的。
在讨论PEMFC的可靠性之前,我们先来看看燃料电池的实际应用。PEMFC实际上是基于AFC(碱性燃料电池)技术开发的。AFC是为航空航天飞行定制的电源。20世纪70年代,联合技术公司(UTC)首次将AFC堆栈应用于美国航天飞机并获得成功。之后国际燃料动力电池公司(IFC)生产的第三代AFC(标称/极限功率7.0/12.0KW)后来成为美国航天飞机的标准电源,可见燃料动力电池技术本身具有极高的可靠性。
另一个大规模使用电池的特殊领域是常规特殊领域。常规高能电池系统可以大大增加其水下活动时间,无疑具有很大的战术价值。目前世界上服役的常规特种动力电池几乎都是使用铅酸电池,世界上还没有出现过服役的常规特种电池(主动力电池)或核动力特种电池(辅助电池)将锂离子电池放在船上的案例(雷天盛稀土锂离子电池不在作者覆盖范围内)。
西方大国至今未在其新一代常规专用产品中安装锂离子动力锂电池系统的根本原因,显然不是出于价格考虑,重要原因是大规模锂离子动力锂电池在可靠性尤其是安全性方面存在很大隐患,无法满足专用产品的恶劣使用环境。
至于之前媒体报道的日本最新黑龙级常规专业,将首次使用锂离子电池。后来澄清是因为技术和预算问题而放弃,日本下一代常规专业已经决定使用PEMFC作为AIP(不依赖空气推进装置)动力。
在世界各地正在服役或即将服役的AIP常规专业中,PEMFC主要用作主要动力锂电池系统。1987年,德国海军利用西门子AFC反应堆成功改造了一艘206级试验艇,使其成为世界上第一种具有实战能力的AIP特种燃料动力电池。之后,德国继续开发212和214 AIP特种(PEMFC stack由西门子和HDW联合开发,2倍;120KW),已经发展到最新的216级。PEMFC燃料电池AIP技术在俄、韩、澳、以、意等国的新型常规专用产品中采用。可以想象,根据可靠性和安全性的特殊要求,大型PEMFC堆在技术上已经发展到了高度完善和可靠的水平。
事实上,从亚足联和PEMFC的发展来看,燃料动力电池从一开始就发展在大尺寸动力锂电池上,这与锂离子电池从小型手机电池逐渐发展到大尺寸动力锂电池的方式完全不同。
以上,我们从几个最重要的技术方面对锂离子电池和燃料动力电池进行了对比分析。正如作者开头所指出的,二次电池是电能储存装置,而燃料动力电池是电能产生装置。这种本质区别决定了两者在应用领域的不同定位。