[汽車(chē)之家 行業(yè)] 1月12日，在2019中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)論壇上，中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高談到：2018年11月，全國(guó)政協(xié)召開(kāi)了“雙周座談會(huì)”，一些委員提出要面向2035年制定新能源汽車(chē)發(fā)展規(guī)劃。目前，有關(guān)2035年新能源汽車(chē)發(fā)展規(guī)劃還沒(méi)有發(fā)布。歐陽(yáng)明高則從技術(shù)角度，就純電動(dòng)力、混合動(dòng)力、燃料電池以及電動(dòng)化和新能源融合四個(gè)方面進(jìn)行展望介紹。
『中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高』
■ 鋰電池具有成為動(dòng)力電池主流技術(shù)的潛質(zhì)
歐陽(yáng)明高介紹，自2008年鋰離子動(dòng)力電池應(yīng)用于電動(dòng)車(chē)已經(jīng)10年，動(dòng)力電池能量密度提高了2.5倍。2020年，全球動(dòng)力電池能量密度目標(biāo)基本都定在300Wh/kg，歐陽(yáng)明高認(rèn)為，我國(guó)已經(jīng)完全做好了準(zhǔn)備。
從車(chē)用角度看，動(dòng)力電池最重要的是體積能量密度而不是重量能量密度，鋰離子電池在這方面是最具優(yōu)勢(shì)的，現(xiàn)在的鋰硫電池、鋰空氣電池，雖然理論重量能量密度比較高的，但體積能量密度目前還很難超越鋰離子電池。他談到，雖然2018年出現(xiàn)了一些安全事故，但事故車(chē)輛使用的電池基本上是2016年左右生產(chǎn)的NCM523體系。
隨著高鎳的應(yīng)用，電池的熱穩(wěn)定性將會(huì)變差，未來(lái)安全性風(fēng)險(xiǎn)會(huì)更大，所以必須采取手段來(lái)預(yù)防安全性問(wèn)題。當(dāng)前，鋰離子電池從單體層面完全杜絕熱失控不太現(xiàn)實(shí)，但可以從電池系統(tǒng)的熱機(jī)電設(shè)計(jì)與控制設(shè)計(jì)來(lái)防止誘發(fā)和蔓延，即便單體出現(xiàn)熱失控也不會(huì)發(fā)生事故。
從改善電池本身安全性出發(fā)，要發(fā)展新型的固態(tài)電解質(zhì)電池。日本為應(yīng)對(duì)中國(guó)和韓國(guó)電池產(chǎn)業(yè)的崛起，正在舉全國(guó)之力研發(fā)下一代固態(tài)電池，每年政府經(jīng)費(fèi)達(dá)到50-100億日元。美國(guó)和歐洲原有的電池產(chǎn)業(yè)比較薄弱，他們也在全力開(kāi)發(fā)新一代固態(tài)電池。
中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)雖然暫時(shí)取得優(yōu)勢(shì)，但國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)壓力巨大，需要全力追趕固態(tài)電池前沿技術(shù)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)也有一些固態(tài)電池，但還不是全固態(tài)電池，全固態(tài)電池大規(guī)模商業(yè)化估計(jì)在2030年以后才會(huì)真正實(shí)現(xiàn)。
總體來(lái)看，電池正極發(fā)展方向是減鈷到無(wú)鈷，負(fù)極將是加硅，硅的含量將逐步提升，甚至是全硅。電解質(zhì)要減少有機(jī)溶劑，逐步提高鋰鹽的濃度，但是未來(lái)可能要開(kāi)發(fā)全固態(tài)電解質(zhì)，但是全固態(tài)電解質(zhì)目前還有很多技術(shù)瓶頸需要克服，需要逐步開(kāi)展。
■ 靠增大電池裝載量增加續(xù)駛里程不是根本出路
除了電池，續(xù)駛里程也是業(yè)內(nèi)目前最關(guān)注的問(wèn)題。歐陽(yáng)明高認(rèn)為，解決了動(dòng)力電池問(wèn)題并不能解決續(xù)駛里程的全部問(wèn)題，目前續(xù)駛里程已經(jīng)從150公里提高到普遍300公里以上，但是客戶的抱怨并沒(méi)有減少，因?yàn)閷?shí)際的續(xù)駛里程低于期望值。他認(rèn)為，靠增大電池裝載量來(lái)增加續(xù)駛里程不是根本出路，主流技術(shù)路線是提高電動(dòng)汽車(chē)能效和充電便利性。
在能效方面，高效電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)變革將會(huì)在未來(lái)5年發(fā)生，即電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高速化、高效化、小型化，現(xiàn)在轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到1.8萬(wàn)轉(zhuǎn)/min，未來(lái)可能會(huì)到2萬(wàn)轉(zhuǎn)/min；電機(jī)的體積、重量逐步減少，由于電機(jī)材料成本下降，電機(jī)成本也會(huì)下降。
同時(shí)，以碳化硅為代表的新一代高頻、高效電力電子將普遍使用，也將支撐高速電機(jī)的發(fā)展，使電機(jī)向小型、高效、低成本方向發(fā)展。據(jù)了解，美國(guó)能源部最近提出，面向2025年極具挑戰(zhàn)性的目標(biāo):電機(jī)達(dá)到50kW/L，電機(jī)控制器100kW/L。這個(gè)目標(biāo)如果實(shí)現(xiàn)，將對(duì)電動(dòng)車(chē)產(chǎn)生革命性的影響。
另外，是熱管理問(wèn)題，新一代熱泵空調(diào)技術(shù)已經(jīng)取得重大突破，并開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化推廣，現(xiàn)在已經(jīng)有企業(yè)裝車(chē)，這會(huì)降低對(duì)氣溫的敏感性，使冬季低溫環(huán)境下續(xù)駛里程的損失比現(xiàn)在降低2/3，從30%降到10%。
還有就是整車(chē)能效優(yōu)化集成技術(shù)的突破，可以說(shuō)電耗是整車(chē)集成技術(shù)水平最重要的指標(biāo)，電動(dòng)車(chē)的節(jié)能比燃油車(chē)更重要，應(yīng)該采用法規(guī)來(lái)管理。
最后，是充電便利性問(wèn)題，包括充電體系的建設(shè)和快充技術(shù)的突破。歐陽(yáng)明高認(rèn)為，中國(guó)是220伏的電壓，非常適合小功率慢充。現(xiàn)在應(yīng)該盡量使家用轎車(chē)都配置慢充樁，成為主體的供電模式，未來(lái)成為能源互聯(lián)網(wǎng)的終端節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，10-15分鐘的快速充電是必備的，但快充的定位是應(yīng)急，不是主體充電的模式，快充占比大概承擔(dān)15-20%。
歐陽(yáng)明高認(rèn)為在2025年左右，純電動(dòng)車(chē)性價(jià)比會(huì)實(shí)現(xiàn)大的突破?；谌芷诘某杀荆?jì)算燃油汽車(chē)的價(jià)格和全生命周期的費(fèi)用，燃油車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)將會(huì)持平，另外，最嚴(yán)格的排放法規(guī)即將實(shí)施，燃油機(jī)的成本將會(huì)上升，這也會(huì)加快新能源汽車(chē)與燃油車(chē)性價(jià)比拐點(diǎn)的到來(lái)。
■ 純電型插電是具有中國(guó)優(yōu)勢(shì)的技術(shù)路線
混合動(dòng)力體系比較復(fù)雜，尤其是對(duì)于非行業(yè)人來(lái)說(shuō)容易混淆。常規(guī)混合動(dòng)力，即不可充電的混合動(dòng)力，日本豐田、本田、日產(chǎn)分別開(kāi)發(fā)了代表性的深混技術(shù)，引領(lǐng)了國(guó)際常規(guī)混合動(dòng)力的潮流。另一種是可以外界充電的混合動(dòng)力，叫做插電式混合動(dòng)力。
插電式混合動(dòng)力又分成純電型插電和混合型插電，如果將純電型的插電混合動(dòng)力按功能和結(jié)構(gòu)分開(kāi)分析，其實(shí)有九類混合動(dòng)力，純電型混合動(dòng)力既可以串聯(lián)、并聯(lián)，也可以混聯(lián)。根據(jù)中國(guó)對(duì)的增程式定義，實(shí)際上是串聯(lián)的純電型插電混合動(dòng)力，是純電插電混合動(dòng)力中的一類。中國(guó)可能主要是并聯(lián)和串聯(lián)兩種，混聯(lián)不會(huì)成為主流。
歐陽(yáng)明高認(rèn)為，純電型插電混合動(dòng)力在城區(qū)短途用電，高速、長(zhǎng)途用油，根據(jù)中國(guó)的乘用車(chē)出行特征，可以省油80%以上，這是中國(guó)優(yōu)勢(shì)的技術(shù)路線，這是我國(guó)政府規(guī)定50公里以上的純電續(xù)駛里程政策帶來(lái)的一個(gè)紅利。
比較這兩種方式發(fā)現(xiàn)，在混合動(dòng)力模式下，并聯(lián)純電型相較于串聯(lián)純電型，具有成本和動(dòng)力優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)正在著力探索低成本的純電并聯(lián)式插電混合動(dòng)力。歐陽(yáng)明高認(rèn)為，這是一個(gè)非常值得關(guān)注的具有中國(guó)優(yōu)勢(shì)的技術(shù)路線，可以抗衡國(guó)外深度混合動(dòng)力的常規(guī)混合動(dòng)力。
■ 氫燃料電池相比純電動(dòng)約晚十年左右
燃料電池首先的效益定位，奔馳公司給出的分析，即便選用的基礎(chǔ)內(nèi)燃機(jī)，內(nèi)燃混合動(dòng)力全生命周期4.2升，相當(dāng)于車(chē)上的油耗大概3升，但在這種情況下，仍然是純電動(dòng)和燃料電池效益的碳排放更加優(yōu)異。而純電動(dòng)和燃料電池相比，當(dāng)一次能源為天然氣的時(shí)候，燃料電池效益高于純電動(dòng)，當(dāng)一次能源為可再生能源的時(shí)候，燃料電池效益低于純電動(dòng)很多。
關(guān)于燃料電池和純電動(dòng)的成本平衡點(diǎn)，現(xiàn)代汽車(chē)分析乘用車(chē)大概是500公里左右，商用車(chē)100公里左右。國(guó)內(nèi)外的研究表明，氫燃料電池系統(tǒng)更適合替代柴油機(jī)，鋰離子電池系統(tǒng)更適合替代汽油機(jī)。
從應(yīng)用定位來(lái)看，豐田汽車(chē)認(rèn)為，燃料電池系統(tǒng)是卡車(chē)和公路客車(chē)的長(zhǎng)途運(yùn)載工具的最佳選擇。從2009年到2018年，純電動(dòng)汽車(chē)的適合里程范圍雖然擴(kuò)大了，但燃料電池仍然定位在長(zhǎng)途的商用車(chē)領(lǐng)域。
燃料電池是國(guó)際的主流技術(shù)路線，中國(guó)燃料電池商業(yè)化已經(jīng)開(kāi)始。經(jīng)過(guò)多年的示范，2017年底累計(jì)運(yùn)行近千輛，2018年年產(chǎn)超過(guò)1500輛，全國(guó)投入運(yùn)營(yíng)的加氫站達(dá)到12座，另外也有在建的。歐陽(yáng)明高認(rèn)為，在中國(guó)的北方寒冷地區(qū)，燃料電池也具有競(jìng)爭(zhēng)力。
然而，燃料電池目前面臨許多挑戰(zhàn)，在燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)層面主要是膜電極和空壓機(jī)。另外氫能技術(shù)有待提升，尤其是車(chē)載儲(chǔ)氫技術(shù)。目前的氫能技術(shù)落后于燃料電池技術(shù)，需要全鏈條各環(huán)節(jié)氫能技術(shù)有新的突破。歐陽(yáng)明高表示，預(yù)計(jì)在2025年到2030年會(huì)有新一代的氫能技術(shù)的出現(xiàn)。
綜合中國(guó)和全球氫能燃料電池技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，歐陽(yáng)明高認(rèn)為，氫燃料電池汽車(chē)相比于純電動(dòng)車(chē)，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程大約晚十年左右。在2020年，預(yù)計(jì)會(huì)有五千到一萬(wàn)輛的推廣規(guī)模，標(biāo)志性車(chē)型是燃料電池客車(chē)。2025年，燃料電池技術(shù)將會(huì)成熟，推廣累計(jì)將會(huì)達(dá)到五到十萬(wàn)輛，標(biāo)志性的車(chē)型是燃料電池的大型SUV。2030年，新一代氫能技術(shù)突破，制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫全方面突破，燃料電池技術(shù)在交通和能源領(lǐng)域推廣達(dá)到100萬(wàn)輛，標(biāo)志性車(chē)型是燃料電池的長(zhǎng)途貨運(yùn)卡車(chē)。
最后，歐陽(yáng)明高指出，當(dāng)前汽車(chē)產(chǎn)業(yè)所經(jīng)歷的時(shí)期是電動(dòng)化革命，然而，電動(dòng)化之后的能源革命更值得關(guān)注。中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)預(yù)測(cè)，2030年將有八千萬(wàn)到一億輛電動(dòng)車(chē)，必須提前為能源革命做好準(zhǔn)備。他介紹，中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)突飛猛進(jìn)，預(yù)計(jì)分布式光伏與電動(dòng)車(chē)分布式儲(chǔ)能的組合能源系統(tǒng)將構(gòu)建未來(lái)能源網(wǎng)絡(luò)，將二者結(jié)合有很大的想象空間。（文/汽車(chē)之家 肖瑩）
