新能源汽車靠技術(shù)創(chuàng)新“自給”

2017-11-30 10:52:31 中國科學(xué)報　　點擊量：評論 (0)

補貼斷奶已成定局，車企必須依據(jù)市場來選擇經(jīng)營之道和技術(shù)路線。圖片來源：百度圖片我國新能源汽車產(chǎn)量和保有量從2011年到2016年均提升了100倍。在近日召開的第二屆動力電池應(yīng)用國際峰會上，中國工程院院士吳鋒

補貼“斷奶”已成定局，車企必須依據(jù)市場來選擇經(jīng)營之道和技術(shù)路線。

圖片來源：百度圖片

“我國新能源汽車產(chǎn)量和保有量從2011年到2016年均提升了100倍。” 在近日召開的第二屆動力電池應(yīng)用國際峰會上，中國工程院院士吳鋒提供的數(shù)據(jù)顯示。近年來，伴隨著系列利好政策的相繼落實，新能源汽車的發(fā)展可謂突飛猛進。

補貼是國內(nèi)新能源汽車行業(yè)繞不開的話題。今年9月28日，國家工信部等五部委公布“雙積分制”，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，這意味著政府主導(dǎo)培育市場的模式即將畫上句號，新能源汽車開始進入企業(yè)主導(dǎo)培育市場的新階段。黨的十九大報告也指出，要“構(gòu)建市場導(dǎo)向的綠色技術(shù)創(chuàng)新體系”。補貼“斷奶”已成定局，在這種情況下，新能源汽車是否已經(jīng)作好了告別政策依賴的準(zhǔn)備?技術(shù)創(chuàng)新如何引領(lǐng)新能源汽車上下游產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)“自給”?

升級增程式電動車技術(shù)

“2020年之后，新能源汽車就不再補貼了。今后三年，企業(yè)在拿補貼的同時，既要切實滿足積分要求，又要生產(chǎn)賣得掉的電動車。”中國工程院院士楊裕生說，“‘賣得掉’非常重要，車企必須依據(jù)市場來選擇經(jīng)營之道和技術(shù)路線，不要過分熱衷于高積分，以免迷失方向。”

補貼退坡開啟電動汽車新格局，新能源汽車產(chǎn)業(yè)開始由市場和政策雙輪驅(qū)動，通過技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)市場走向成熟成為其發(fā)展的必由之路。就汽車本身的技術(shù)而言，楊裕生認(rèn)為，增程式電動車是消除補貼退坡影響下的最佳技術(shù)路線，“是建設(shè)汽車強國的利器”。

增程式電動汽車節(jié)能的關(guān)鍵是巧用電池和發(fā)動機。楊裕生介紹了它的發(fā)展路線，“第一代增程式電動車是在純電動車上加裝了增程器和汽油發(fā)電機，但由于車內(nèi)電池和增程器的功率過大，導(dǎo)致其耗電更多，油耗也高。第二代增程式電動汽車優(yōu)化了電力系統(tǒng)，減少了發(fā)動機功率，提高了能效，安全性能較好。”

楊裕生直言，“電池用量少，補貼退坡和補貼取消的影響就小，這種車將來容易推銷。”

此外，這種“容易推銷”的電動車還可以免建充電樁，支持遠(yuǎn)距離行駛，城市百公里油耗的節(jié)油率可以達(dá)到80%以上。楊裕生表示，燃油車生產(chǎn)的全功能集成為增程式電動車的發(fā)展提供了方便，“結(jié)束了純電動汽車的里程焦慮、安全焦慮、充電焦慮、價格焦慮，避免了插電式混合動力車‘大馬拉小車’的不節(jié)能問題”。

不過，楊裕生也表示第二代增程式電動車尚存在不足，“首先，由于全部電流都要通過電池組，電池充、放電過程中產(chǎn)生能量損耗;其次，電池容量雖然比純電動車少，但要滿足最高車速的功率要求，電池用電量就比較高。電池始終處于滿功率的運行狀態(tài)，影響使用壽命。”

針對這些不足，第三代增程式電動汽車生產(chǎn)已經(jīng)提上日程。它克服了上一代汽車車重、電耗高的缺點。“而且成本進一步降低，算上高節(jié)油率，車輛全周期的總費用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同級別的燃油車。而且該技術(shù)適用于各種車輛。”楊裕生說。

創(chuàng)新動力電池關(guān)鍵材料

補貼退坡的消息出爐后，有企業(yè)對外宣稱“銷量不降”，楊裕生對“這些企業(yè)有如此大的把握”表示懷疑。他認(rèn)為，這實際上是要消費者來消化補貼的差額。

“其實，在高補貼政策之下，電動汽車的利潤率普遍高于傳統(tǒng)燃油車，企業(yè)有不小的讓利空間。”楊裕生建議，“車企應(yīng)主動消化差額，不要將補貼退坡轉(zhuǎn)嫁到電池廠。電池價格下降空間有限，汽車企業(yè)要充分理解電池行業(yè)的處境。”

動力電池作為新能源汽車的核心零部件是新能源汽車發(fā)展的重點，楊裕生所言的電池境遇引起了吳鋒的共鳴，“目前的國家規(guī)劃，對動力電池能量密度的指標(biāo)要求很高，有300Wh/kg的，也有350Wh/kg的。我們?nèi)绾螌崿F(xiàn)這些指標(biāo)的同時兼顧其安全可靠性、循環(huán)性能、倍率性能?”

吳鋒表示，“就鋰離子電池而言，提高電池的能量密度，材料要先行一步。”他說，高比能涉及到安全性問題，“首先需要安全性材料，包括溫度敏感電極、陶瓷高強隔膜、電解質(zhì)，這三者的協(xié)同配合可以顯著提高電池的安全性。”

吳鋒介紹了其所在團隊的研究項目，“我們正在研究新型異質(zhì)結(jié)構(gòu)的高比能、高倍率富鋰錳基無鈷氧化物正極材料，這種材料在納米尖晶石包覆后獲得性能改善，且降低成本有很大空間。”

“到2045年，動力電池的需求量必然會產(chǎn)生爆發(fā)式增長。而原材料持續(xù)漲價，如何來應(yīng)對?”吳鋒表示，用輕元素、多電子、多離子反應(yīng)實現(xiàn)電池能量密度的跨越式提升，打破單電子反應(yīng)n=1的思維定式將是一種有效的方法。

探索鋰資源開發(fā)路徑

作為動力電池的核心材料，鋰的制取是電池技術(shù)突破的關(guān)鍵，這要追溯到鋰的來源問題。中國工程院院士鄭綿平表示，“鋰和它的化合物已經(jīng)成為涉及國民經(jīng)濟安全的重要戰(zhàn)略資源，鋰資源主要包括地下鹵水型和頁巖型，其他類型也在不斷發(fā)現(xiàn)。”

“全球鋰產(chǎn)品價格居高不下，需求量不斷增加。”鄭綿平說，“目前，我國鋰資源的對外依存度已經(jīng)達(dá)到70%。國內(nèi)鋰生產(chǎn)主要依靠鹽湖鹵水，其他大部分靠進口鋰輝石來生產(chǎn)。2014年鋰輝石的進口價格大約為每噸380美元，到現(xiàn)在已經(jīng)高達(dá)每噸450~500美元。如何大力開發(fā)高效綠色低成本的鹵水型鋰資源成為迫在眉睫的問題。”

“我國鹽湖資源比較豐富，青海鹽湖有氯化鋰約為1982萬噸，西藏已經(jīng)查明的儲量有1740余萬噸，”鄭綿平表示，“中國正在面臨突破的前夜。”

鄭綿平表示，中國鹽湖資源的特點，一是富鋰鹵水的伴生元素比較多，如硼、鉀、硫等;二是碳酸鹽型鹽湖鎂鋰比高。“鹽湖鎂鋰比在8以下的，可以開發(fā)，技術(shù)上已經(jīng)解決了，8以上的，我們叫它高鎂鋰比，其開發(fā)問題比較難以解決。”

鹽湖鹵水的主流提鋰技術(shù)為沉淀法，鄭綿平介紹道，“液體聚集到一定程度之后集中到沉淀池，產(chǎn)生三層效應(yīng)。最上面一層是淡水，從上往下，濃度沿梯度不斷增加，底下就是鹵水。紅外線照射下，下端是熱的，上端是冷的，用這種辦法把碳酸鋰提取出來時蒸發(fā)很小。這叫作沉淀的正溫度效應(yīng)。”

除了沉淀法，鹽湖鹵水提鋰技術(shù)還包括離子交換吸附法、煅燒法、兌鹵法等。鄭綿平表示，目前，這些辦法都在不同程度推進，實際上還處于試工業(yè)生產(chǎn)階段。

鹽湖鹵水鋰資源是綜合性寶貴資源，因此，鄭綿平認(rèn)為，在完善提鋰工藝的同時，要切實落實綜合利用共生資源的舉措。“綜合利用鹽湖是必要的，因為鹽湖是綜合性礦產(chǎn)，不是單一的。鹽湖中鋰的含量比較少，目前得以主要開發(fā)提取無非是因為其價格高，但要是綜合利用，效益就大不一樣了。”

責(zé)任編輯：lixin

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