新能源汽车靠技术创新“自给”

2017-11-30 10:52:31 中国科学报　　点击量：评论 (0)

补贴断奶已成定局，车企必须依据市场来选择经营之道和技术路线。图片来源：百度图片我国新能源汽车产量和保有量从2011年到2016年均提升了100倍。在近日召开的第二届动力电池应用国际峰会上，中国工程院院士吴锋

补贴“断奶”已成定局，车企必须依据市场来选择经营之道和技术路线。

图片来源：百度图片

“我国新能源汽车产量和保有量从2011年到2016年均提升了100倍。” 在近日召开的第二届动力电池应用国际峰会上，中国工程院院士吴锋提供的数据显示。近年来，伴随着系列利好政策的相继落实，新能源汽车的发展可谓突飞猛进。

补贴是国内新能源汽车行业绕不开的话题。今年9月28日，国家工信部等五部委公布“双积分制”，业内普遍认为，这意味着政府主导培育市场的模式即将画上句号，新能源汽车开始进入企业主导培育市场的新阶段。党的十九大报告也指出，要“构建市场导向的绿色技术创新体系”。补贴“断奶”已成定局，在这种情况下，新能源汽车是否已经作好了告别政策依赖的准备?技术创新如何引领新能源汽车上下游产业链实现“自给”?

升级增程式电动车技术

“2020年之后，新能源汽车就不再补贴了。今后三年，企业在拿补贴的同时，既要切实满足积分要求，又要生产卖得掉的电动车。”中国工程院院士杨裕生说，“‘卖得掉’非常重要，车企必须依据市场来选择经营之道和技术路线，不要过分热衷于高积分，以免迷失方向。”

补贴退坡开启电动汽车新格局，新能源汽车产业开始由市场和政策双轮驱动，通过技术创新引领市场走向成熟成为其发展的必由之路。就汽车本身的技术而言，杨裕生认为，增程式电动车是消除补贴退坡影响下的最佳技术路线，“是建设汽车强国的利器”。

增程式电动汽车节能的关键是巧用电池和发动机。杨裕生介绍了它的发展路线，“第一代增程式电动车是在纯电动车上加装了增程器和汽油发电机，但由于车内电池和增程器的功率过大，导致其耗电更多，油耗也高。第二代增程式电动汽车优化了电力系统，减少了发动机功率，提高了能效，安全性能较好。”

杨裕生直言，“电池用量少，补贴退坡和补贴取消的影响就小，这种车将来容易推销。”

此外，这种“容易推销”的电动车还可以免建充电桩，支持远距离行驶，城市百公里油耗的节油率可以达到80%以上。杨裕生表示，燃油车生产的全功能集成为增程式电动车的发展提供了方便，“结束了纯电动汽车的里程焦虑、安全焦虑、充电焦虑、价格焦虑，避免了插电式混合动力车‘大马拉小车’的不节能问题”。

不过，杨裕生也表示第二代增程式电动车尚存在不足，“首先，由于全部电流都要通过电池组，电池充、放电过程中产生能量损耗;其次，电池容量虽然比纯电动车少，但要满足最高车速的功率要求，电池用电量就比较高。电池始终处于满功率的运行状态，影响使用寿命。”

针对这些不足，第三代增程式电动汽车生产已经提上日程。它克服了上一代汽车车重、电耗高的缺点。“而且成本进一步降低，算上高节油率，车辆全周期的总费用远远低于同级别的燃油车。而且该技术适用于各种车辆。”杨裕生说。

创新动力电池关键材料

补贴退坡的消息出炉后，有企业对外宣称“销量不降”，杨裕生对“这些企业有如此大的把握”表示怀疑。他认为，这实际上是要消费者来消化补贴的差额。

“其实，在高补贴政策之下，电动汽车的利润率普遍高于传统燃油车，企业有不小的让利空间。”杨裕生建议，“车企应主动消化差额，不要将补贴退坡转嫁到电池厂。电池价格下降空间有限，汽车企业要充分理解电池行业的处境。”

动力电池作为新能源汽车的核心零部件是新能源汽车发展的重点，杨裕生所言的电池境遇引起了吴锋的共鸣，“目前的国家规划，对动力电池能量密度的指标要求很高，有300Wh/kg的，也有350Wh/kg的。我们如何实现这些指标的同时兼顾其安全可靠性、循环性能、倍率性能?”

吴锋表示，“就锂离子电池而言，提高电池的能量密度，材料要先行一步。”他说，高比能涉及到安全性问题，“首先需要安全性材料，包括温度敏感电极、陶瓷高强隔膜、电解质，这三者的协同配合可以显著提高电池的安全性。”

吴锋介绍了其所在团队的研究项目，“我们正在研究新型异质结构的高比能、高倍率富锂锰基无钴氧化物正极材料，这种材料在纳米尖晶石包覆后获得性能改善，且降低成本有很大空间。”

“到2045年，动力电池的需求量必然会产生爆发式增长。而原材料持续涨价，如何来应对?”吴锋表示，用轻元素、多电子、多离子反应实现电池能量密度的跨越式提升，打破单电子反应n=1的思维定式将是一种有效的方法。

探索锂资源开发路径

作为动力电池的核心材料，锂的制取是电池技术突破的关键，这要追溯到锂的来源问题。中国工程院院士郑绵平表示，“锂和它的化合物已经成为涉及国民经济安全的重要战略资源，锂资源主要包括地下卤水型和页岩型，其他类型也在不断发现。”

“全球锂产品价格居高不下，需求量不断增加。”郑绵平说，“目前，我国锂资源的对外依存度已经达到70%。国内锂生产主要依靠盐湖卤水，其他大部分靠进口锂辉石来生产。2014年锂辉石的进口价格大约为每吨380美元，到现在已经高达每吨450~500美元。如何大力开发高效绿色低成本的卤水型锂资源成为迫在眉睫的问题。”

“我国盐湖资源比较丰富，青海盐湖有氯化锂约为1982万吨，西藏已经查明的储量有1740余万吨，”郑绵平表示，“中国正在面临突破的前夜。”

郑绵平表示，中国盐湖资源的特点，一是富锂卤水的伴生元素比较多，如硼、钾、硫等;二是碳酸盐型盐湖镁锂比高。“盐湖镁锂比在8以下的，可以开发，技术上已经解决了，8以上的，我们叫它高镁锂比，其开发问题比较难以解决。”

盐湖卤水的主流提锂技术为沉淀法，郑绵平介绍道，“液体聚集到一定程度之后集中到沉淀池，产生三层效应。最上面一层是淡水，从上往下，浓度沿梯度不断增加，底下就是卤水。红外线照射下，下端是热的，上端是冷的，用这种办法把碳酸锂提取出来时蒸发很小。这叫作沉淀的正温度效应。”

除了沉淀法，盐湖卤水提锂技术还包括离子交换吸附法、煅烧法、兑卤法等。郑绵平表示，目前，这些办法都在不同程度推进，实际上还处于试工业生产阶段。

盐湖卤水锂资源是综合性宝贵资源，因此，郑绵平认为，在完善提锂工艺的同时，要切实落实综合利用共生资源的举措。“综合利用盐湖是必要的，因为盐湖是综合性矿产，不是单一的。盐湖中锂的含量比较少，目前得以主要开发提取无非是因为其价格高，但要是综合利用，效益就大不一样了。”