2017年12月12日星期二
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新能源汽车靠技术创新“自给”
 
   近年来,新能源汽车发展突飞猛进,但是始终绕不开“补贴”问题。而在补贴退坡,双积分制上线之后,新能源产业将如何实现“自给自足”呢?业内认为,技术上可以发展增程式电动车技术,制造上要创新动力电池材料,同时探索锂资源开发路径。

  “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。”
 
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信息来源:中国科学报 2017-12-05

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