行健实践丨新能源汽车产业调研实践总结

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前言

新能源汽车,中国汽车产业重要的发展方向之一。从上个世纪末到本世纪初,我国对新能源汽车产业制定了以“三纵三横”为核心的路线图。燃料电池、混合电动、纯电动等“三纵”以及电池、电机、电控等“三横”在短时间内获得了大量资金与政策支持,构建了新型产业生态。

8月20日,新能源汽车产业调研支队采用线上腾讯会议的形式,与清华大学深圳研究生院的李宝华老师进行了交流,探讨了锂电池与燃料电池的发展前景,加深了同学们对新能源汽车产业的了解。

讲座

锂电池市场

年便携式移动设备电源全球约80亿美元,而动力与储能电池仅仅有万美元;但是,当时就可以预见动力与储能电池市场将飞速增长,预计到年能达到亿美元,年达到亿美元。事实上,年全球动力和储能电池市场约为亿人民币,其中仍然以动力电池为主,和预测相当接近。年的市场规模只是年预测值的1/8,到年还会有更广阔的空间。从这些数据看来,年可以说是动力电池市场化的元年,整个产业方兴未艾,未来可期。

碳中和

从具体的发展目标来看,宁德时代明确提出了未来电动汽车的动力电池寿命要达到万公里,远远超出了家用车10万20万公里的使用寿命。这个目标的意义在于即使汽车报废,动力电池的容量衰减也微乎其微,与崭新的电池差别不大。这些电池未来可以作为是储能利用,甚至可以连接电网,没电了可以充电,也可以反向供应电网需求,形成一种双向交换机制,起到平衡电网的作用。

电动汽车接受来自发电厂的电力,把很多碳的排放集中到发电厂,方便了后续处理,从而,有利于环保。另外,通过延长寿命,可以把制造、回收动力电池产生的碳排放平均到更长的时间范围中,也有利于减少单位时间内的碳排放。

国内外政策

对中国来说,年是新能源汽车产业化和商业化的元年,年是市场化的元年。在年之后,国家在产业上支持了新能源汽车产业技术创新共支持了25个项目,大概每个项目是1个多亿到2个亿。其中在电池方面,深圳比克,杭州万象,中航锂电,还有天津力神,福建宁德时代等一共8家每家是支持的1.5个亿,是一个里程碑式的变化。十三五规划中,纯电动被放在了第一,其次是插电以及燃料电池的电动车。在十四五期间,国家提出要强化技术创新能力,构建新型产业生态,推动产业的融合的发展,完善体系基础体系的建设,深化相关的合作等等。

日本认为锂电池的安全性较差,和液燃料电器来比环保性也有所欠缺,在最初就放弃了锂电池的电动车,主要开发以丰田为主的普瑞斯用镍氢电池和以丰田、本田为主的燃料电池电动车。

欧洲则没有相关产业的基础。燃料电池方面,奔驰巴拉德收购加拿大的巴拉德开启了欧洲燃料电池的发展。锂电池方面,宝马等公司也在积极的与宁德时代进行合作开发,研发电动车纯电的以锂电池为主的电动车。

QA

Q:从技术的角度来看,燃料电池和锂电池未来的前景如何?

A:燃料电池短期内还面临着较为复杂的问题,主要在于使用铂金催化剂价格价格昂贵、质子交换膜还有较多潜能尚待开掘、碳双极板的技术和价格问题以及扩散层碳纤维的一些难题等等。但这也正说明燃料电池发展空间还很大,未来较长一段时间内都不会成为“过时的主题”。

就锂电池而言,安全问题是首要的。成本问题可以通过回收电池和延长寿命来部分解决,这些都是循序渐进,逐步优化的过程。

Q:锂电池在充放电过程中会出现枝晶现象,这一现象制约着锂电池的广泛应用,并且会影响锂电池的安全性,目前解决情况如何?

A:锂电池最初正极用是锂硫化合物,负极用金属锂。当时充电的时候,正极锂会脱出;负极锂变成离子进入电解液嵌入到正极。锂析出处是平面,析出后不能再保持平面,这样一层一层析出形成枝晶锂,最后枝晶锂会穿透隔膜,和正极接触,导致短路。七八十年代,人们发现石墨能够存锂且不析出,但这牺牲了容量,原来是多mAh/g,但是现在只有mAh/g,虽然变为十分之一,但是考虑到安全,还是这样做了。

但是近几年,有很多溯源研究,能否不让金属锂形成枝晶,比如形成保护膜和电解液接触,内部和集流体接触形成锂沉积,以及用固态电解质等等方法,这方面文献很多,前景也较为广阔。

Q:我们了解到锂电池回收存在规格不统一问题,除此外还有些什么问题呢?

A:回收时有时会出现在保证环保的条件下成本高于直接采矿的问题;目前湿法、干法与火法的回收手段中,湿法对于环保有较高的要求,火法的熔融步骤则决定它是高耗能过程,对于减排还需进一步提升。

整理丨邵一帆刘昱麟

文字丨许志昊王骏艺王祚

排版丨沙昊

审校丨邱梓航

责编

陈笑萱

审核

王凯峰任艺莎

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