歐陽明高深談2035年新能源汽車技術趨勢

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1月12日，在2019中國電動汽車委員會百人論壇上，中國科學院院士高表示:2021年11月，全國政協召開“雙周座談會”，有委員提出制定2035年新能源汽車發展規劃。目前，2035年新能源汽車發展規劃尚未發布。高從技術角度介紹了純電力、混合動力、燃料電池以及電氣化與新能源融合的前景。

中國科學院院士高

■鋰電池有潛力成為動力電池的主流技術。

高介紹，從2021年開始，鋰離子動力電池在電動汽車上應用10年，動力電池的能量密度提高了2.5倍。2021年全球動力電池能量密度目標基本定在300Wh/kg。高認為，中國已經做好了充分準備。

從車輛的角度來看，動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最有優勢。雖然目前鋰硫電池和鋰空氣體電池的理論重量能量密度相對較高，但體積能量密度仍難以超越鋰離子電池。他說，雖然2021年發生了一些安全事故，但事故車輛使用的電池基本都是2021年左右生產的NCM523系統。

隨著高鎳的應用，電池的熱穩定性會變差，未來的安全風險會更大，因此必須采取措施防止安全問題。目前，鋰離子電池從單體層面完全消除熱失控是不現實的，但從電池系統的熱機械和電氣設計以及控制設計上可以防止誘發和蔓延，即使單體發生熱失控，也不會發生事故。

為了提高電池本身的安全性，應該開發一種新型的固體電解質電池。為了應對中韓兩國電池產業的崛起，日本正在全國范圍內努力研發下一代固態電池，政府每年支出50-100億日元。歐美原有的電池產業相對薄弱，也在全力研發新一代固態電池。

中國電池行業雖然暫時獲得了優勢，但國際競爭壓力巨大，有必要追趕固態電池的前沿技術。目前國內有一些固態電池，但并不都是固態電池。預計2030年后將實現全固態電池的大規模商業化。

一般來說，電池正極的發展方向是鈷還原到無鈷，負極會是加硅，硅的含量會逐漸增加，甚至全部是硅。電解液應減少有機溶劑，逐步提高鋰鹽濃度，但全固態電解液未來可能會有發展，但仍有許多技術瓶頸需要逐步克服和發展。

■通過增加電池負載來增加續航里程不是根本出路。

除了電池，續航里程也是目前業界最關注的問題。高認為，解決動力電池問題并不能解決續航里程的所有問題。目前，行駛里程從150公里增加到300多公里，但客戶的投訴并沒有減少，因為實際行駛里程低于預期。他認為，通過增加電池負載來增加續航里程并不是根本出路，主流技術路線是提高電動汽車的能效和充電便利性。

能效方面，未來五年將發生高效電驅動系統的技術變革，即電機驅動系統將高速、高效、小型化，現在轉速可達18,000 rpm，未來可能達到20,000 rpm。電機的體積和重量逐漸減小，電機的成本也會由于電機材料成本的降低而降低。

同時，以碳化硅為代表的新一代高頻高效電力電子將得到廣泛應用，也將支持高速電機的發展，使電機向小尺寸、高效率、低成本方向發展。據了解，美國能源部最近為2025年提出了一個極具挑戰性的目標:50kW/L電機和100kW/L電機控制器。如果這一目標得以實現，將對電動汽車產生革命性的影響。

此外，這是一個熱管理的問題。新一代熱泵空調制技術取得重大突破，開始產業化推廣。現在有些企業安裝了汽車，會降低對溫度的敏感度，冬季低溫環境下的行駛里程損失降低2/3，從30%降到10%。

還有車輛能效優化和集成技術的突破?？梢哉f，動力消耗是車輛集成技術水平最重要的指標，電動汽車的節能比燃油汽車更重要，應該通過法律法規進行管理。

最后是充電的便捷性，包括充電系統的搭建和快充技術的突破。高認為，中國是220伏電壓，這非常適合低功率慢充。現在要努力讓所有國產汽車都配備慢充電樁，這將成為未來的主要供電方式和能源互聯網的終端節點。同時，10-15分鐘的快充是必須的，但快充的定位是應急，不是主要的充電方式，快充約占15-20%。

歐陽明認為，純電動汽車的性價比將在2025年左右實現大突破。以生命周期成本為基礎，計算燃油車、燃油車和電動車的價格和生命周期成本將是相等的。此外，最嚴格的排放法規即將實施，燃油車成本上升，也將加速新能源車與燃油車性價比拐點的到來。

■純電插電是一條具有中國優勢的技術路線。

混合動力系統很復雜，尤其是非專業人士。常規混合動力，即非充電式混合動力，日本豐田、本田、日產分別開發了具有代表性的深混技術，引領了常規混合動力的國際潮流。另一種是可以從外部充電的混合動力，稱為插電式混合動力。

插電式混合動力可分為純電動插電式和混合動力插電式。如果將純電插電式混合動力按其功能和結構單獨分析，實際上混合動力有9種，可以串聯、并聯或并聯。按照國內對增程式的定義，其實是串聯式純電插電式混合動力，是純電插電式混合動力的一種。國內可能有并聯和串聯兩種，混合連接不會成為主流。

高認為，根據我國乘用車的出行特點，純電動插電式混合動力可以為城市地區節省80%以上的燃油用于短途用電、高速和長途用油。這是中國的優勢技術路線，是政府50公里以上純電續航政策帶來的加分項。

對比這兩種模式發現，在混動模式下，并聯純電型相比串聯純電型具有成本和動力優勢，國內龍頭企業正在努力探索低成本純電并聯插電式混合動力。高認為，這是一條非常值得關注的具有中國優勢的技術路線，可以抗衡國外常規雜交的深雜交。

■氫燃料電池比純電電池晚十年左右。

燃料電池的第一個效益取向，奔馳給出的分析，即使基礎內燃機，內燃混動，生命周期為4.2升，相當于車輛上3升左右的油耗，但在這種情況下，純電動和燃料電池的碳排放效益還是比較優異的。與純電燃料電池相比，當一次能源為天然氣時，燃料電池的效率高于純電燃料電池，當一次能源為可再生能源時，燃料電池的效率遠低于純電燃料電池。

關于燃料電池和純電動汽車的成本平衡點，現代汽車分析乘用車約500公里，商用車約100公里。國內外研究表明，氫燃料電池系統更適合替代柴油機，鋰離子電池系統更適合替代汽油機。

從應用定位來看，豐田認為燃料電池系統是卡車和公路車的長途車的最佳選擇。2021年至2021年，雖然純電動汽車的適用里程范圍有所擴大，但燃料電池仍定位于長途商用車領域。

燃料電池是國際主流技術路線，我國燃料電池商業化已經啟動。經過多年的示范，2021年底已有近1000輛車在運行，2021年年產量超過1500輛。全國有12個加氫站在運行，其他正在建設中。高認為，燃料電池在中國北方寒冷地區也有競爭力。

然而，燃料電池目前面臨許多挑戰，主要是燃料電池發動機級的膜電極和空壓機。此外，氫能技術有待提高，尤其是車載儲氫技術。目前氫能技術落后于燃料電池技術，這就要求氫能技術在全鏈條的各個環節都有新的突破。高表示，預計2025年至2030年將出現新一代氫能技術。

結合國內外氫燃料電池技術的發展歷程，高認為，氫燃料電池汽車的產業化進程比純電動汽車晚十年左右。2021年預計將有5000到10000輛車推廣，燃料電池客車是標志性車輛。2025年燃料電池技術成熟，推廣總數達到50萬到10萬。標志性車型是一款搭載燃料電池的大型SUV。2030年，新一代氫能技術在制氫、儲氫、運氫各方面取得突破。燃料電池技術在交通和能源領域推廣到100萬輛，標志性車輛是燃料電池長途貨運卡車。

最后，高指出，當前汽車工業的時期是電氣化革命，但是，電氣化之后的能源革命更值得關注。中國汽車工程學會預測，2030年電動汽車將達到8000萬至1億輛，因此我們必須提前為能源革命做好準備。他介紹，中國光伏產業突飛猛進，預計分布式光伏與電動汽車分布式儲能的聯合能源系統將構建未來的能源網絡，兩者結合的想象空間很大空。