新能源汽车电池是瓶颈 关键技术期待新突破

中国经济网 综合报道
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  尽管目前关于新能源汽车还没有一个十分准确的定义,但在日趋严峻的能源、环境等外部压力和传统汽车转型升级的内在要求下,新能源汽车作为未来汽车产业的发展方向,已被各国提升到前所未有的高度。2010年9月,在《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中,我国已将新能源汽车作为国家7大战略性新兴产业之一明确要求加以重点扶持。

  事实上,为尽快抢占新一轮汽车产业竞争的制高点,早在10年前,我国就已开始设立国家863计划”电动汽车”重大科技专项,进行新能源汽车技术攻关。经过多年培育和发展,我国新能源汽车在技术研发、示范运行、产业化准备等方面都取得了长足进展。

  据科技部高新技术产业司能源与交通处处长武平介绍,”十五”和”十一五”时期,围绕863计划”电动汽车”重大科技专项、”节能与新能源汽车”重大项目等,国家先后累计投入科技经费超过20亿元,带动国内上百家汽车企业、电机电池等零部件企业、大学及科研院所等共同参与,建立起以混合动力、纯电动、燃料电池等3类车型为”三纵”,电机、电池、整车电控为”三横”的”三纵三横”研发布局,并形成了一大批创新成果。

  在电动汽车整车技术方面,已建立具有自主知识产权且适应于我国公共交通和私人用车市场特色的混合动力、纯电动、燃料电池动力系统技术平台,开发出系列化产品。截至第226批《车辆生产企业及产品公告》,共发布新能源产品506个,其中374个整车产品,涉及企业75家。此外,《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》已分24批次发布61家汽车生产企业的274款产品。

  在电池、电机和控制系统方面,目前,我国在车用镍氢和锂离子电池、车用燃料电池、车用电机等关键零部件等领域取得了突破性进展,已接近国际先进技术水平,部分指标具有一定优势。我国自主研发出镍氢和锂离子两种类型的6-100安时多个系列车用动力电池。锂电池的功率密度提升到2500瓦/公斤以上,电池模块的常规寿命超过1000次。国内多条电池、电机生产线正在建设,车用动力电池年生产能力已达10亿瓦时以上。

  在技术标准和检测能力方面,我国现已颁布的电动汽车相关国标和行标有56项,正在研究和制定的有59项,可基本满足电动汽车科研、试验和产业发展的需要。此外,动力电池、电机、整车和基础设施检测试验评价能力也在建立和完善之中。

  在基础研究方面,我国加强了对锰酸锂、磷酸铁锂、电池隔膜、燃料电池离子膜、碳纸、催化剂等基础材料,轮毂电机、控制理论、轻量化等基础理论和技术的研究及应用。

  尽管取得的进步着实不小,但面对全球新能源汽车迅猛发展的势头和巨大的产业前景,我们也要清醒地认识到,我国在电动汽车发展上存在着诸多技术瓶颈亟待突破。”目前,我国锂电池能量密度只有每公斤100瓦时,性能还不能满足纯电动汽车的发展需要。”中国工程院院士、中国科学院物理所研究员陈立泉指出。

  ”当下,如果采用锂电池使电动汽车的续航里程达到200公里至300公里,那么,纯电动汽车的重量会非常大,而且成本也很高;如果纯电动汽车的重量与传统化石能源汽车相当,以目前锂电池的技术水平而言,则无法实现续航200公里至300公里。”国家863计划节能与新能源汽车重大项目监理咨询专家组组长王秉刚也认为,目前锂电池的性能不够理想,应通过技术创新进一步提高电池性能,把锂电池的能量密度从现在的每公斤100瓦时提高到每公斤200瓦时甚至更高。

  同时,由于电池成本居高不下,电池使用寿命的长短也就成了另一个关键问题。据专家介绍,目前我国车载电池使用寿命约为3年至5年,相当于10多万公里的行驶里程。而传统汽车主要部件的预计寿命通常在10年,相当于24万公里以上的行驶里程,这就意味着电池的使用寿命至少需要提高50%,才能满足大部分车主的需求。

  ”电动汽车的推广有赖于电池技术的飞跃和成本的大幅下降,我们只有从电源、集成电路、电源板块,以及电化学等多方面进行深层次研发,新能源汽车才能找到产业化的突破口。”国家863计划节能与新能源汽车重大项目总体组组长、清华大学教授欧阳明高表示,锂电池技术的进步还有赖于材料科学等基础学科的进步,若不靠自主创新扎扎实实攻克这些核心技术,很可能又变成”拿来主义”,国外技术趁机涌入,我国在电动汽车领域又会落在后面。

  值得警醒的是,我国不仅在电池基础研究方面存在瓶颈,由于锂电池制造设备上存在差距,国内锂电池的生产工艺也参差不齐。在世界电动车协会主席、中国工程院院士陈清泉看来,目前我国锂电池的制造标准尚缺乏一致性,”虽然国内在磷酸铁锂电池的研究上已经取得突破,某些环节上能够自主研发,但由于相关领域大部分专利为美国企业拥有,在知识产权与自主研发之间如何平衡也是摆在相关企业面前的一道难题。”

  ”不可否认,这两年我国纯电动汽车电池技术发展确实很快,但仍然存在着两个明显缺点,需要加以解决。”陈清泉指出,一是缺乏深层次技术,比如电池的化学问题、物理问题、温度问题、结构问题等,这些方面的研发还不够,没能建立数学模型把相关问题搞清楚。二是缺乏评价体系,虽然现在我国部分纯电动汽车运行很好,但电池的安全性怎么样,在高温、低温环境下能不能正常工作等,这些都没有好的评价体系。

  今年4月11日下午2点多,一辆朗悦纯电动出租车在行驶至杭州武林路时自燃起火。尽管这起事故没有造成人员伤亡,但直接导致30辆电动出租车全部停运。在历时46天、40多项模拟和佐证试验后,专家组于6月8日公布了鉴定结论:自燃事故发生不能认定电池单体设计、制造方面存在质量问题,而是电池成组后不能完全满足车辆使用环境的需求,在应用过程中出现了电池漏液、绝缘受损以及局部短路的情况且未能及时发现,经过多次重复使用后隐患显现,引发事故。

  这一案例警示我们,除电池本身的质量外,决定电池使用寿命的还有另一个决定性因素,那就是电池管理系统(BMS)。该系统不仅通过管理充电过程使车辆行驶里程最大化,而且还会管理那些影响电池使用寿命的变量,例如温度、环境等。”我国新能源汽车要想有一个大发展,在提升电池和充电技术的同时,还必须下大力气研究电机、电池、整车电控等领域的相关技术。”在中国汽车工程学会常务副理事长兼秘书长付于武看来,”电动汽车技术非常复杂,涉及多学科系统知识,需要建立产学研用合作机制,调动各种资源,才能促其技术臻于成熟。”

  今年7月13日发布的《国家”十二五”科学和技术发展规划》显示,新能源汽车产业技术已成为科技部未来5年重点扶持的领域。”在建立以市场为导向、以企业为主体、产学研相结合的新能源汽车技术创新体系的同时,我们将大力推进新能源汽车关键零部件技术、整车集成技术和公共平台技术的研究与攻关。”科技部高新技术产业司副司长张志宏充满信心地表示,”到2015年,我们将突破23个重点技术方向,在30个以上城市进行规模化示范推广、5个以上城市进行新型商业化模式试点应用,力争电动汽车保有量达100万辆,产值预期超过1000亿元。”

  ( 编辑/刘文林 )

来源:中国经济网

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