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中国工程院院士杨裕生:用好当前电池技术 合理提升电动车速

来源:政府采购信息网   作者:综合报道   2015/11/11   浏览7568次   

[摘要]现有的电池,应该说是比较成熟的电池,不要冒进。现阶段如何发展电动车,实际上是如何用好电池。

 

电池的安全性和比能量关系到电动汽车的安全性和续驶里程。“十三五”期间,电动汽车的安全性和续驶里程取决于“十二五”期间以及“十三五”最初两三年的电池水平,超越电池水平搞电动汽车产业,是冒进行为,难免发生汽车“趴窝”现象,也就是说,在行驶一段时间后,就行驶不动了或者行驶里程缩短很快,还有可能发生燃烧等事故,这将有可能造成国家很大的浪费,造成企业和个人很大的浪费。这些问题都不是空穴来风,而是很残酷的现实。我国电动汽车产业发展很快,但在大家追求速度的同时,也应对一系列潜在的问题引起注意。
 
  
用好现有电池发展电动汽车
 
  
现有的电池,应该说是比较成熟的电池,不要冒进。现阶段如何发展电动车,实际上是如何用好电池。
 
  
长里程纯电动汽车不宜作重点。目前采用的比能量的锂离子电池制造的纯电动车,其合理设计里程在150公里左右,如果里程超了,电池就要多,电池多了,车子重,车子重了,耗能大,就需要更多的电池,这样设计就很不合理了。现在有的城市强调只用纯电动汽车,这违背了循序渐进的发展规律。
 
  
巧用电池,发展“增程式”电动车。增程式电动车是在车上装一个发电机,这个发电机当然要烧油,但这个发电机用的内燃机功率很小,只有现在通常同样汽车功率的一半左右,所以它可以在最节能的条件之下运转,同时节油50%。它的好处很多,现有的锂离子电池完全满足要求,安全性很高。
 
  
在车辆行驶中,发电机给电池充电有什么好处?电池在处于半充和半放的状态时,它既不充满也不放完,运行电池的这种充电状态具有几大好处:一是内阻最小,发热量小;二是不过充,安全有保障;三是不过放,循环寿命长;四是淡化了不一致性问题;五是可简化电源管理系统;六是可用廉价的铅酸电池。
 
  
增程式电动车的优点显而易见。电池组不会缺电和过放电,可延长寿命,安全性高;可以不用充电桩,且能远距离行驶;也可以晚间在停车场充电,既有助于电网“推销谷电”,用户又可享受峰谷电价差来节省开支;电池少,成本较低。增程式电动技术的推广应用范围很广,包括长途客车、出租车、乘用车、卡车。
 
  
各个国家发展电池的进度和重点不同,日本原先做深混车,技术成熟后再来做燃料电池车,而这一点在我国还没有到时候,所以燃料电池车把它作为现在的重中之重还不行。我们首先要解决的是让公众普遍认可并使用电动车。
 
  
“十三五”期间,电动车的发展不要跟日美风气,而应该稳住心态发展技术,把技术先做好。同时,还可以用其他动力(如燃气)的发电机增程,如光伏发电增程。
 
  
电池技术发展方向
 
  
第一,在安全第一的前提下,提高锂离子电池的比能量。锂离子电池将长期是动力电池的主力,这一点是不容怀疑的。要发展高电位的正极,目前的重点是在发展三能材料以及高压材料,但它的安全性能仍存在问题,需要大家重视。另外,要发展高安全性的负极,包括硅碳、钛酸锂、软碳、硬碳。要发展长寿命、宽温度范围、高电压电池,三元、镍锰酸锂正极的电池要提高安全性,这个问题现在很严重,估计在“十三五”期间实用的单体比能量不超过200Wh/kg,也就是说到“十三五”后期可以用到200Wh/kg的电池发展电动汽车。
 
  
安全第一,就是不要片面追求高比能量,现在这个倾向很严重,因为定的目标是纯电动汽车的续航里程要不断提高,因此便要求电池的比能量不断提高,而没有把安全问题提到第一位来重视。蓄电池有不同的危险性,锂离子电池要提高比能量,就一定要强调安全第一。要优先使用高安全性的电池,宁愿牺牲一些比能量。在规模蓄电的设计中,要控制不发生“连锁反应”,即一个电池出了问题,其他周围电池不要继续发生燃烧爆炸的现象。在使用中,要坚持安全操作规程,不可“滥用”电池,造成不安全的现象发生。
 
  
磷酸铁锂电池的安全性高,价格低,用途广。但是现在有一个说法认为磷酸铁锂过时了,这种说法是不对的,这种安全性很好的电池,应该把它用好。固态锂电解质需要研究,但在近期难起作用。电池研究≠电池使用。研究成熟了才可用,不成熟的电池拿出来使用必然要出问题。
 

第二,关于下一代的动力电池有一种说法是锂硫电池,因为锂离子电池难以实现电动汽车500公里里程。日本NEDO提出,锂硫、锂氧是“后锂离子电池”,这是单纯从“理论比能量”一项考虑而得的推论,锂硫电池“进门容易”,而“越做越难”,只有解决了安全性低、循环次数低、能量转换率低、放电倍率低、体积比能量低这“五低”问题才有可以用作车用动力电池,所以汽车指望使用锂硫电池很难。锂硫电池可以在其他要求不高的地方使用,但是在动力电池上,日本的这个提法仍需探讨。
 

第三,“下下一代”动力电池有可能是锂氧电池。这个不容易达成,因为除了刚才锂硫电池存在的问题之外,锂氧电池里面既要有氧气的还原作用,又要使得氧在上面产生,这个双功能氧正极的问题是世界性的难题,多少年来都没解决,现在指望把这个难题加到锂氧电池上不太现实。国家可以支持个别团队坚持长期研究,但不能寄予过大的希望,这需要长时间技术和经验的支持和积累。
 

第四,大力提高铅炭电池性能与应用。这个电池保持了铅酸电池价廉、安全的优点,原料易得、可靠,是我国“十二五”期间的重要成果。尤其部分荷电态高倍率放电循环寿命>20万次,所以可以在电动汽车里面有很多新的贡献。
 

控制电动汽车补贴总额 明确企业开发责任
 

今年5月,四部委公布了“十三五”期间电动汽车补贴标准,按照这个标准计算,补贴的数额非常大。如果实现2020年的500万辆的目标,按四部委的通知,“十三五”期间要补贴3900亿元,这是中央政府补贴的,地方政府补贴还没有算在里面。
 

详细算来,只有电动汽车生产量占汽车生产量的比重每年增加一个百分点,才能够满足2020年完成500万辆汽车的目标,完成这个目标须补贴3900亿元。如果用这3900亿元可以做很多其他的事情,现在拿来做补贴,值得不值得、应该不应该?应认真思考。
 

其实,长期高额补贴不利于有效推动电动汽车的发展。首先,汽车生产企业会追逐补贴最高的纯电动客车,但电池寿命有限,“扒窝”现象比比皆是。其次,大部分补贴成了汽车企业的超额利润。普通纳税人的钱补给了部分买车的人,造成社会不公。再次,汽车生产企业只享利益,没有义务。于是,不思降低成本去努力生产满足广大群众需求的车。第四,政府财政负担太重,而拉动电动汽车发展的效果不佳。
 

19个工程院科学院的院士联名给国家写了个建议,这个建议是7月8日交上去的,题目是《关于控制电动汽车补贴总额,明确企业开发责任的建议》,该建议的内容有三条。
 

一是为“十三五”时期电动汽车补贴总额设定一个“上限”,希望国务院来设定上限,而不是让四部委用多少钱算多少钱。不应用了再算,而应先算再用。无论是800亿元,还是1000亿元,有个上限是很必要的。
 

二是明确各汽车生产企业的责任,完善政策措施。我们提出来的政策措施是适当补贴,责任指标,超额有奖,以罚促产。适当补贴是“十三五”期间继续补贴电动汽车。但金额降低,加速逐年退坡。责任指标是燃油汽车生产企业有责任、有义务逐年提高电动汽车在本企业生产销售产品中的比例额度。类似的措施在美国加州已经实行,效果显著,美国已有9个州效仿加州。
 

三是继续对电动汽车技术的创新发展加强支持。


(责任编辑:李昊泽)


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