2030年20%的新車(chē)將為電動(dòng)汽車(chē)，動(dòng)力電池性能仍待升級(jí)

2017年7月，法國(guó)和英國(guó)政府相繼宣布，計(jì)劃從2040年開(kāi)始，全面停止出售汽油車(chē)和柴油車(chē)。此前，荷蘭和挪威提出從2025年就開(kāi)始禁止在本國(guó)銷(xiāo)售傳統(tǒng)的汽油和柴油車(chē)，以確保2025年之后所有新車(chē)都是新能源車(chē)。瑞士、德國(guó)、比利時(shí)、印度和美國(guó)的加利福尼亞州則宣布了2030年燃油車(chē)的禁售計(jì)劃。隨著世界各國(guó)在燃油車(chē)的退出上均設(shè)立了明確的時(shí)間點(diǎn)，新能源車(chē)對(duì)燃油車(chē)的替代和發(fā)展也將是大勢(shì)所趨。

12月20日，中國(guó)《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)圖年度評(píng)估報(bào)告2018》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“報(bào)告”)在北京正式發(fā)布，由中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)和豐田汽車(chē)公司聯(lián)合編著。報(bào)告評(píng)估了自2016年12月以來(lái)，中國(guó)的新能源汽車(chē)在關(guān)鍵零部件和基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)進(jìn)展。

目前在市面上見(jiàn)到的新能源汽車(chē)多為插電式混合動(dòng)力汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)等主要以電能提供動(dòng)力的汽車(chē)。廣義來(lái)說(shuō)，我們所知道的油電混合動(dòng)力汽車(chē)、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)車(chē)，和燃料電池汽車(chē)都屬于電動(dòng)車(chē)。其中，燃料電池是一種把燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置，燃料電池車(chē)最終是靠電驅(qū)動(dòng)的，因此本質(zhì)上也屬于電動(dòng)汽車(chē)。目前燃料電池汽車(chē)主要包括氫燃料電池車(chē)以及甲醇燃料電池車(chē)。

2017年中國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)售77.7萬(wàn)輛，比2016年增長(zhǎng)53%，占2017年汽車(chē)總銷(xiāo)量的2.6%。2018年1-6月新能源汽車(chē)銷(xiāo)售41.2萬(wàn)輛，汽車(chē)銷(xiāo)量1406.6萬(wàn)輛，占比2.93%。根據(jù)目標(biāo)，到2025年至2030年間，電動(dòng)車(chē)將占20%的新車(chē)銷(xiāo)量(或絕對(duì)量100萬(wàn)輛)。

不管是從銷(xiāo)量占比還是技術(shù)突破，距離2020年目標(biāo)都尚有差距。中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)產(chǎn)業(yè)研究部副部長(zhǎng)馮錦山表示，要實(shí)現(xiàn)2020年的目標(biāo)，部分領(lǐng)域仍然存在一定挑戰(zhàn)。

電池性能的突破距離目標(biāo)尚有差距

馮錦山介紹，自2016年12月以來(lái)，純電動(dòng)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的續(xù)駛里程基本已經(jīng)達(dá)到400公里，國(guó)內(nèi)純電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程超過(guò)300公里的比例達(dá)到80%。

純電動(dòng)車(chē)在續(xù)航里程和動(dòng)力電池方面的進(jìn)步主要是得益于能量密度的提升，其中以磷酸鐵鋰為正極材料的電池能量密度達(dá)到180Wh/kg，三元材料的電池能量密度達(dá)到240Wh/kg，馮錦山認(rèn)為，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了較高的水平。但離350Wh/kg的目標(biāo)還有比較大的差距，實(shí)現(xiàn)下一步的技術(shù)突破有一定挑戰(zhàn)。

鋰電池的能量密度(Wh/kg)是指單位重量的電池能儲(chǔ)存的能量多少，主要由電池的材料特性決定。按普通鉛酸電池的能量密度約為40Wh/kg計(jì)算，如果使用鉛酸電池驅(qū)動(dòng)家用汽車(chē)行駛200公里以上，則需要將近1噸的電池。因此把電池重量控制在一定范圍的前提下，電池的能量密度越大，汽車(chē)的續(xù)航里程就越長(zhǎng)。

中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)部部長(zhǎng)趙立金表示，近兩年來(lái)，動(dòng)力電池的技術(shù)開(kāi)發(fā)發(fā)展的趨勢(shì)主要是向高能量密度、快充和低成本三個(gè)方面進(jìn)行發(fā)展。

對(duì)于電池的快充性，路線(xiàn)圖制定的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)循環(huán)壽命3000次以上的快充電池。

“實(shí)驗(yàn)室也一直在做這方面的工作，尤其面向300Wh/kg(能量密度的電池)的應(yīng)用目標(biāo)，安全性問(wèn)題比較突出?！壁w麗金表示，從目前的進(jìn)展來(lái)看，對(duì)于純電動(dòng)車(chē)電池用的能量密度和循環(huán)壽命，距離2020年提的指標(biāo)還有非常大的挑戰(zhàn)，難度也非常高。馮錦山也表示，平衡電池的壽命和安全性目前面臨比較大的突破瓶頸。

燃料電池汽車(chē)方面，馮錦山認(rèn)為，目前很多技術(shù)進(jìn)展仍來(lái)自于高校，說(shuō)明燃料電池汽車(chē)尚在從研發(fā)向產(chǎn)業(yè)化過(guò)渡。但不管是電池的性能，還是減壓閥、加氫裝置等等，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)都已實(shí)現(xiàn)了起步。

“從現(xiàn)在的進(jìn)展來(lái)看，有可能會(huì)提前實(shí)現(xiàn)2020年的目標(biāo)?！瘪T錦山表示。

趙立金表示，燃料電池的發(fā)展趨勢(shì)，是向大功率、提高壽命和低溫冷啟動(dòng)發(fā)展，乘用車(chē)和商用車(chē)應(yīng)實(shí)基本現(xiàn)零下20度的啟動(dòng)。在膜電極、催化劑等燃料電池的關(guān)鍵材料的產(chǎn)業(yè)化方面，目前通過(guò)跟外資合作，部分產(chǎn)品已達(dá)到2020年的性能。但實(shí)現(xiàn)這些材料的自主研發(fā)，還有非常大的挑戰(zhàn)。

此前社會(huì)和業(yè)界對(duì)汽車(chē)電動(dòng)化的看法不一，也缺少實(shí)質(zhì)性的措施、計(jì)劃和行動(dòng)。馮錦山認(rèn)為，從這兩年的發(fā)展來(lái)看，電動(dòng)化成為了必選項(xiàng)。

“電動(dòng)化將是國(guó)內(nèi)外車(chē)企的必然選擇，或者說(shuō)必由之路?！瘪T錦山表示。

關(guān)聯(lián)技術(shù)“錦上添花”

除了運(yùn)行時(shí)的設(shè)備，燃料補(bǔ)給的便捷程度也是支持汽車(chē)電動(dòng)化的必要環(huán)節(jié)。到了未來(lái)的“禁燃油車(chē)”時(shí)代，現(xiàn)在路邊隨處可見(jiàn)的加油站，都將逐步被充電樁和加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施替代。

報(bào)告顯示，截至2018年6月，中國(guó)各類(lèi)充電樁總量接近60萬(wàn)個(gè)，是全球充電設(shè)施發(fā)展最快的國(guó)家。馮錦山認(rèn)為，未來(lái)充電技術(shù)將向高功率、柔性化、智能化方向發(fā)展。目前常規(guī)的直流電技術(shù)正處于不斷提升的階段，150-200kW直流充電一體機(jī)已研發(fā)成功；電動(dòng)汽車(chē)入網(wǎng)技術(shù)(V2G)目前仍處于起步和測(cè)試示范階段。而更遙遠(yuǎn)的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)，尚處于試驗(yàn)示范階段，推廣應(yīng)用緩慢。

燃料電池車(chē)方面，截至2017年底，全球加氫站數(shù)量為332座，其中日本擁有91座，北美擁有68座，歐洲擁有139座。中國(guó)運(yùn)行的加氫站有10座，在建的約20座。

被譽(yù)為“氫能車(chē)之父”的豐田汽車(chē)公司專(zhuān)業(yè)合伙人、日本九州大學(xué)國(guó)際碳中性能源研究所客座教授廣瀨雄彥此前曾向澎湃新聞(www.thepaper.cn)記者表示，中國(guó)的加氫站建設(shè)在政策方面更加嚴(yán)格。這種嚴(yán)格并非完全出于技術(shù)安全性的考量，而是考慮到人們對(duì)氫能的認(rèn)識(shí)不充分而產(chǎn)生的顧慮。廣瀨雄彥認(rèn)為，隨著人們對(duì)各種類(lèi)型電動(dòng)汽車(chē)的認(rèn)識(shí)更加深入，中國(guó)在加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的完善上，將會(huì)迎來(lái)更快的發(fā)展。

除了圍繞新能源汽車(chē)的突破之外，諸如人工智能、自動(dòng)駕駛等關(guān)聯(lián)技術(shù)在近兩年也發(fā)展迅猛，馮錦山表示，智能化與電動(dòng)化一樣，也將成為汽車(chē)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2018年被認(rèn)為是新能源汽車(chē)爆發(fā)的“元年”，而2017年則是人工智能的“應(yīng)用元年”。報(bào)告顯示，人工智能語(yǔ)音系統(tǒng)、高精度地圖和汽車(chē)特種等技術(shù)的發(fā)展，都將助力汽車(chē)的智能化發(fā)展。尤其在車(chē)聯(lián)網(wǎng)方面，馮錦山介紹，目前5G時(shí)代尚未到來(lái)，但已有企業(yè)推出了技術(shù)解決方案和平臺(tái)，將支持現(xiàn)階段智能網(wǎng)聯(lián)的示范。

“最近幾年整個(gè)變化比過(guò)去20年還要大，特別是人工智能、自動(dòng)駕駛、網(wǎng)聯(lián)技術(shù)，在汽車(chē)上的應(yīng)用?！瘪T錦山表示，特別是在人工智能等數(shù)字化技術(shù)的情況下，汽車(chē)將更注重與城市系統(tǒng)的融合。所以下一步修訂技術(shù)路線(xiàn)圖以及子領(lǐng)域技術(shù)路線(xiàn)圖的修訂，還將更著重考慮這些系統(tǒng)之間的融合。