新能源汽车，电池是关键，也决定了该新能源汽车的类别。在电动汽车中，锂电池是现阶段最为成熟、性能较为稳定、应用最为广泛的动力电池。

随着燃料电池的不断发展，目前行业内已经形成了初步的共识，新能源汽车未来将是以锂电池作为主动力电池的新能源汽车和以燃料电池为主动力电池新能源汽车共存的局面。

今年7月10日，中国汽车工业协会发布了6月汽车产销数据。中国汽车产销量分别为189.5万辆和205.6万辆，同比分别下降17.3%和9.6%，为连续12个月销量下滑。

但在新能源汽车方面， 6月份当月纯电动汽车产销分别完成11.3万辆和12.9万辆，比上年同期分别增长78.0%和106.7%。燃料电池汽车产销分别完成508辆和484辆，比上年同期分别增长9.8倍和14.6倍。

1-6月，纯电动汽车产销分别完成49.3万辆和49.0万辆，比上年同期分别增长57.3%和56.6%。

燃料电池汽车产销分别完成1170辆和1102辆，比上年同期分别增长7.2倍和7.8倍。

从以上数据及往年各年数据可知，新能源汽车成为我国汽车行业未来的主流是大势所趋，那么作为未来两种新能源主流车核心的两种动力电池，各自有哪些特点以及各方面的性能比较是如何的呢？

锂电池

锂电池主要是指在电极材料中使用了锂元素作为主要活性物质的一类电池，主要包括锂金属电池和锂离子电池两大类。本文中讲的锂电池主要为锂离子电池。

锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，是可以充放电的电池。锂离子电池的结构主要包括正极、隔膜、负极、电解液和电池外壳。

正极：一般为锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂材料（俗称三元），纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。

隔膜：为一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。

负极：一般为石墨，或近似石墨结构的碳。

电解液：是电池中离子传输的载体，一般由锂盐和有机溶剂组成，主要作用是在锂电池正、负极之间传导锂离子。

电池外壳：分为钢壳（方型很少使用）、铝壳、镀镍铁壳（圆柱电池使用）、铝塑膜（软包装）等，主要用来保护电池用。

锂离子电池根据正极材料分主要包括钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元锂、磷酸铁锂等，目前在车用方面较为成熟的为磷酸铁锂电池和三元锂电池，前者的代表是比亚迪，后者为特斯拉。

燃料电池

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。

它是按电化学原理,即原电池工作原理,等温的把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能,因而实际过程是氧化还原反应。

燃料电池主要由三部分组成，电极、电解质和外部电路。

燃料电池的电极是燃料发生氧化反应与氧化剂发生还原反应的电化学反应场所，主要包括阳极和阴极，厚度一般为200－500mm，其结构与一般电池的平板电极不同为多孔结构，目的是提高燃料电池的实际工作电流密度。

电解质起传递离子和分离燃料气、氧化气的作用。为阻挡两种气体混合导致电池内短路,电解质通常为致密结构。

外部电路一般有双极板构成，双极板具有收集电流、分隔氧化剂与还原剂、疏导反应气体等作用，其性能主要取决于其材料特性、流场设计及其加工技术。

常用的燃料电池按其电解质不同，可以分为质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、磷酸燃料电池（PAFC）和碱性燃料电池（AFC）。

质子交换膜燃料电池（PEMFC）由于具有多种性能优势，包括电池操作温度低、启动速度快等，是目前应用较为成熟和广泛的燃料电池，在全球出货量和出货兆瓦数方面占据主导地位。

燃料电池的燃料主要是氢气、甲醇等碳氢化合物。本文中的燃料电池主要以氢燃料电池为例进行分析。

两种电池的全方位对比

同为新能源电池，锂电池输入/输出电能，实际上是先将输入的电能储备起来，待到用时再通过输出的装置输出电能。

燃料电池其实相当于传统汽车的内燃机。内燃机烧油，只是能量转化装置，不是储能装置；燃料电池烧氢气，也是能量转化装置，不是储能装置。

而锂电池是储能装置，所以严格来说，燃料电池不是电池，是发动机。

因此，燃料电池是发电装置，而锂电池是储能装置。下表为两种动力电池的综合对比，对比因素包括综合性能方面、成本、政策支持、资源约束性、环境保护、商业化程度。

能量密度

能量密度（Energy density）是指在一定的空间或质量物质中储存能量的大小。电池的能量密度是电池平均单位体积或质量所释放出的电能。

电池的能量密度又分为单体电芯的能量密度和电池系统的能量密度，电池系统的能量密度低于单体电芯。

锂电池系统属于封闭系统，由于受制于锂元素特性，已目前在锂电池中能量密度最高的三元锂电池为例，其单体能量密度也仅为1.08MJ/kg（电池包系统衰减20%）。

未来如果要提升锂电池的能量密度，需依靠全固态电池技术的突破，但其能量密度上限也不高。

燃料电池系统属于开放性系统，其能量密度实质上取决于储氢量，氢气本身的能量密度为143MJ/Kg，而且目前燃料电池系统能量密度超过350wh/kg，未来随着储氢技术的进步，能量密度提升仍有非常大的空间。

功率密度

功率密度是动力电池最大输出功率与电池系统质量或体积的比值。

锂电池系统如果提高其输出功率使其能够高功率放电，一般解决办法是增加电池数量，这样同时会加大整个电池系统的重量，即使Tesla采用了目前能量密度最好的三元电池，其电池组件重量都接近半吨。

因此锂电池系统高功率放电与高续航里程无法兼容，功率密度提升有限。

燃料电池本质上可以理解为以氢气为原料的化学发电系统，因此输出功率比较稳定，一般为了最大提高放电功率只要附加动力电池系统即可，如丰田Mirai配套了镍氢电池。

燃料电池系统作为一个开放动力系统，输出功率提升容易，附加的电池也不会增加过多重量，丰田Mirai功率密度达到了2036W/kg。

安全性

无论搭载锂电池的纯电动车还是搭载燃料电池的汽车，只要是汽车那么安全性就是最重要的指标。

锂电池作为封闭的能量体系，从原理上高能量密度和安全性就很难兼容，如果单纯追求高能量密度，那么整个锂电池系统就相当于炸弹。

因此现在主流工艺路线中，能量密度低的磷酸铁锂安全性较好，电池温度达到500~600度时才开始分解，基本不需要太多的保护辅助设备。

Telsa采用的三元电池能量密度虽高，但不耐高温，250~350度就会分解，安全性差。

其解决方法是并联了超过7000节的电池，大幅降低了单个电池漏液，爆炸带来的危险。

但是如果分析特斯拉汽车发生的事故，要么是轻微的碰撞，要么是静态情况，但电池却着火了，因此其安全性方面还存在很多问题。

燃料电池本身安全性很好，其用于车载后，因此其安全性主要来自于储氢系统。

但通过大量的实验证明，相比汽油和天然气这两种常见的车用可燃气体，氢气的安全性并不差。

而且现在车用储氢装置都采用碳纤维材料，在80KM/h速度多角度碰撞测试中都可以做到毫发无损。

即使车祸导致泄露，由于氢气爆炸要求浓度高，在爆炸前一般就已经开始燃烧，反而很难爆炸。

而且氢气重量轻，溢出系统的氢气着火后会迅速向上升起，反而一定程度上保护了车身和乘客。因此随着商业化推进，其整体安全性是可控的。

可靠性

电池的可靠