新能源汽車發(fā)展十年來，恰逢鋰離子電池能量密度從100Wh/kg提升到300Wh/kg，價格從5元/瓦時降低到現(xiàn)在最低0.8元/瓦時，實現(xiàn)了蓄電池領(lǐng)域百年來革命性突破。

純電動市場 2025年或迎來轉(zhuǎn)折

我認為，鋰離子電池有望成為車用電池主流技術(shù)。從轎車角度來看，體積能量密度比重量能量密度更加重要，鋰離子電池在體積能量密度具有優(yōu)勢，其他高比能量電池在這方面還無法和鋰離子電池競爭。

當然，隨著比能量的提高，安全事故成為當前新能源汽車發(fā)展的致命隱患。安全事故的本質(zhì)是電池熱失控，有機械原因、電的原因、熱的原因等等，單體電池出現(xiàn)熱失控還不是致命的，關(guān)鍵是會引發(fā)整個電池系統(tǒng)熱失控蔓延，從而發(fā)生事故。

清華大學電池安全實驗室經(jīng)過近十年研究，發(fā)現(xiàn)高比能量動力電池三種主要熱失控機理：第一種是負極析活性鋰;第二種是隔膜破壞導致內(nèi)短路引發(fā)熱失控;第三種是高比能量電池正極釋活性氧，析氧溫度隨著比能量提升在下降。

第一種機理和第二種機理防控主要是預防誘因，內(nèi)短路要通過電池管理手段提前預防，電池管理系統(tǒng)要升級為新一代以安全為核心的電池管理。第三個機理是高鎳三元正極材料出現(xiàn)之后，釋氧溫度下降的問題。核心解決方案是要從單體電池設計著手。

總之，鋰離子動力電池熱失控的主動防控是可以解決電池安全問題的。電池熱失控既是影響電動汽車可持續(xù)發(fā)展的生命線，也是市場競爭和品牌塑造的主旋律。

根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線》預測，我國2030年新能源汽車市場占有率目標是45-50%，中國已走在全球的前列。

目前一個革命性變化是高功率密度、極小體積電機驅(qū)動系統(tǒng)給整車設計帶來革命性機遇。

據(jù)此，我對中國純電動汽車市場化路線圖大體預測是：2025年新能源汽車會出現(xiàn)性價比的轉(zhuǎn)折點，迎來產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的新局面。

氫燃料電池商用車 三大瓶頸阻礙氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展

關(guān)于氫能燃料電池汽車，我認為，凡是純電動汽車能干的事，就不要用燃料電池汽車，因為性加比很難競爭。氫燃料電池更適合取代柴油機，鋰離子電池動力系統(tǒng)更適合取代汽油機。

我國是燃料電池商用車較為領(lǐng)先的國家，實際運行的燃料電池商用車約2000輛。近幾年燃料電池進展非?？?，膜電極、電堆、發(fā)動機全產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)打通，全球資源正向中國匯集。

面向2035年，氫能燃料電池汽車首先需要解決氫氣供應問題。因為商用車和乘用車所要求的氫用量差別很大，一輛乘用車每年需要補給150公斤氫氣，但是一輛7.5噸的商用車需要補給2噸氫氣，一輛12米的大客車每年需要補給4噸氫氣，一輛49噸的大卡車每年需要補給10噸氫。

其次，加氫站占地面積大。商用車本來體積就大，加氫時還有安全距離，單站服務車數(shù)僅為乘用車的1/3。比如我國一個加油站可以滿足1650輛乘用車，但是商用車只能滿足300多輛車，二者差別很大。

再次，氫燃料電池商用車商業(yè)化的瓶頸是運氫、車載儲氫和氫能加注。因為商用車對燃料成本非常敏感，耗氫量大，這就意味著車載氫瓶多，車載氫瓶在動力系統(tǒng)中體積最大，同時車輛安全也更為敏感。

目前國內(nèi)氫氣的運輸方式以長管拖車運氫為主，一輛30噸的大卡車儲裝300-350公斤氫氣，從經(jīng)濟角度來說，這無法支撐氫能大規(guī)模發(fā)展。

現(xiàn)在全球氫液化工廠的總能力為15-20萬噸，2035年可能需要200-300萬噸。液態(tài)管道運儲氫氣雖然有優(yōu)勢，但是關(guān)鍵部件依賴進口，工程建設周期較長，總體儲運能力不夠。

再就是車載儲氫瓶，35MPa氫氣可以支撐城市公交行駛250公里左右，可以支撐中級物流車行駛300公里左右;70MPa氫氣可以支撐城際客車400公里左右，可以支撐重型物流車500公里左右。車載液氫和深冷氣氫技術(shù)還要繼續(xù)探索之后，才能判斷是不是具有大規(guī)模應用的可行性。

另外，加氫站也是發(fā)展的瓶頸之一。目前全球共有360座加氫站，絕大多數(shù)是小型站，單站最高每天加注約1.25噸。其中，中國16座，每天總加氫能力8噸，每個站約500公斤。

現(xiàn)在張家口加氫站是全球加注能力最大的加氫站，每天加注約1.5噸，為張家口市50輛公交客車提供加氫服務。

綜合考慮各種因素，如果單站服務車輛全是中重型商用車，那么加氫站的車數(shù)上限約是100-200輛。進一步提高動力系統(tǒng)效率，降低車的氫耗成為眼下當務之急。

我預測到2020年，我國氫燃料電池汽車累計推廣5000輛;到2025年，車輛規(guī)模約達到5-10萬輛?，F(xiàn)在關(guān)鍵問題是如何突破瓶頸，從5-10萬輛上升到100萬輛，最終把各城市連接起來形成全國效應。

減碳加氫 構(gòu)建能源交通一體化體系

《巴黎協(xié)定》確立了將全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升高幅度控制在遠低于2℃的目標，并為1.5℃溫控目標度而努力。為此，我國相關(guān)規(guī)劃明確提出煤炭排放2020年達峰，石油排放2025年達峰，到2030年左右碳排放總量達峰。

我們要靠電動汽車和可再生能源結(jié)合來解決問題，尤其是推廣普及電動汽車與分布式可再生能源結(jié)合，構(gòu)成未來能源交通一體化系統(tǒng)。

以電動汽車大規(guī)模應用的能源消費革命，推動以太陽能電池為代表的能源生產(chǎn)革命。除了動力電動化，整車智能化和能源低碳化也應該協(xié)同互動。能源也有網(wǎng)聯(lián)化和共享化，電動汽車可以構(gòu)成移動能源互聯(lián)網(wǎng)。

最后總結(jié)一下，展望2035年，新能源汽車將從目前的電動汽車初級階段，經(jīng)歷新能源和智能化雙向并行發(fā)展，進入新能源智能化電動汽車新時代。

（本文是中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高確認稿件，文章內(nèi)容有所刪減。）