楊裕生院士
動力電池既引領(lǐng)電動汽車,又跟隨電動汽車的發(fā)展。未來電動汽車使用需保障安全,并真正實現(xiàn)
節(jié)能減排,也與未來動力電池的發(fā)展相關(guān)聯(lián)。
發(fā)展電動汽車的目的是實現(xiàn)節(jié)能減排,但事實上,長里程純電動汽車并不節(jié)能減排,插電式混合動力車也是假節(jié)能減排,而燃料電池電動車難實現(xiàn)節(jié)能減排。
在
電力主要來自燃煤的情況下,節(jié)油而耗電的高長里程純電動車并不能減少排放。以TESLA純電動汽車為例,它新加坡受罰,就是因為追求長里程而多裝電池,車重、耗電多,而且發(fā)電環(huán)節(jié)不環(huán)保。即使未來電力主要來自太陽能等清潔能源,由于多裝電池燃爆危險大、電池生產(chǎn)和廢電池處置耗電多、多裝電池浪費能源、價格高降低競爭力、電池壽命短于整車等原因,長里程純電動車也未必可取。
插電式混合動力車,車重且耗能高。50公里內(nèi)用電需充電,遠距離用內(nèi)燃機,仍是大馬拉小車,并不能節(jié)能減排。這類車標榜油耗很低,實際油耗計算方法常常有造假現(xiàn)象;不少用戶仍當燃油車用,油耗高、排放有增無減。
燃料電池汽車,也難以實現(xiàn)節(jié)能減排。燃料電池用氫做能源,但氫能研發(fā)投資大,電池價格高、制作過程耗能高,還有膜、紙、泵、罐等材料或設(shè)備的國產(chǎn)化還有待推進,此外,因為鉑資源稀,還需解決無鉑催化劑
難題……。
針對這些
問題,有關(guān)部門需反思,基礎(chǔ)材料研發(fā)20年,但生產(chǎn)仍未過關(guān)的原因到底什么,進口電池和部件裝車,對我國技術(shù)發(fā)展又哪些好處,如何走向
市場化等問題。
微小型、增程式電動車是節(jié)能減排主力
我認為,安全、節(jié)能減排是我國電動汽車發(fā)展的原則。純電動車應以微、小型為突破口,大、中型汽車應主要發(fā)展增程式。
微小型電動車的電能全部來自電網(wǎng),電池少、安全性高,適應城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)
交通普遍需求,價格便宜,容易推廣。以220W、5A車型為例,充電8小時行駛約100公里,相當于3升油耗。如果發(fā)展1億輛這樣的小型純電動車,夜間充電相當于100座百萬千瓦的抽水儲能電站,可省1.5萬億元建站費用。
增程式車電動汽車發(fā)展經(jīng)歷了三代:第一代是純電動車加裝增程器,單純?yōu)樵黾有旭偫锍?,電用完后增程器發(fā)電,但電池重,增程器功率大,油耗高。第二代是燃油車與電動車的融合,突破第一代單純延長續(xù)駛里程的限制,對第一代電力系統(tǒng)進行了優(yōu)化,同時,電池壽命延長,安全性高,增程行駛比燃油車部分節(jié)油50%以上。在有充電條件的城市,百公里內(nèi)的節(jié)油率大于80%。第三代車的發(fā)動機發(fā)電不必經(jīng)過電池而直接驅(qū)動電動機,免除充放電過程中的能量損耗,電池組用量可再減少,預計節(jié)油率可大于60%。
盡管增程式電動汽車還需燃油,但如果我國汽車油耗降到一半以下,每年可節(jié)省原油2億噸。未來增程式發(fā)動機也可以不燒油,不增加二氧化
碳排放。增程式并不是“向純電動汽車的過渡”,而是未來的主力。
必須保證安全第一
長里程純電動車及其電池安全性差,事故頻發(fā),電動汽車發(fā)展需用新型電池。
目前來看,高鎳三元等高能電池不應是發(fā)展重點,全固態(tài)電池能否成功能不確定性。我認為磷酸鐵鋰電池是主力,但要不斷提高性價比。磷酸鐵鋰電池安全性高,壽命長,既不用鎳也不用鈷等金屬,而且掌握了微納結(jié)構(gòu)—碳包覆技術(shù),彌補電導率不高。
傳統(tǒng)的燃油車改輕混,要求電池快充電,第三代增程式電動車,電池用量少。隨著充電樁市場規(guī)模逐漸增加,電動車的電池組數(shù)量相應減少,這樣可以用快充的辦法增加里程,電池可以進一步成倍減少。目前石墨負極可以快放電但不能快充,鈦酸鋰電池可以快充也可以快放,但價格很高。因此,新型電池,需發(fā)展高安全性、廉價的快充電池。
值得注意的是,電動汽車與動力電池必須強調(diào)安全第一。我認為,電動汽車要發(fā)展,必須要實現(xiàn)市場化,減少電池用量,降低車價,而非追求長里程純電動而多裝電池,造成能源浪費、增加排放、加大廢電池的處置量,更不該極速提高比能量,增加危險性。
總之,提高安全性的同時,要不忘節(jié)能減排初心。一方面積分制應節(jié)能減排掛鉤,而不是與純里程掛鉤;另一方面,純電動乘用車要微小型化,不追求超長里程,同時發(fā)展增程式技術(shù),用于各種電動汽車;此外,還要發(fā)展新磷酸鐵鋰電池,提高充電倍率和壽命。