陳秀娟

怎樣的電動汽車節(jié)能減排？怎樣的動力電池更安全？近幾年我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，市場保有量超過全球的50%，產(chǎn)品技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)體系水平、企業(yè)競爭力、基礎(chǔ)設(shè)施水平，市場推廣水平均取得重大進(jìn)步。值得一提的是，今年上半年，我國新能源狹義乘用車銷量57.6萬輛，同比增長65.8%。與此同時，近期被曝出的電動車頻頻自燃事件又給行業(yè)敲響了警鐘。

在當(dāng)下的市場環(huán)境之下，究竟應(yīng)該發(fā)展怎樣的電動汽車呢？怎樣的動力電池值得研究與推廣的？作為電動車的制造方，車企應(yīng)該從哪些方面改進(jìn)？

電動車并非都節(jié)能減排

中國工程院院士楊裕生在2019南京創(chuàng)新周新能源汽車產(chǎn)業(yè)地標(biāo)峰會上指出，節(jié)能減排要從電動汽車全生命周期來衡量，而不能只看電動汽車在行駛這一環(huán)節(jié)。其中，最主要的是要把能源的使用考慮進(jìn)去。

在楊裕生看來，長里程純電動車并不節(jié)能減排;插電式混合動力車假節(jié)能減排;燃料電池電動車難節(jié)能減排;增程式電動車很節(jié)能減排。

為什么說長里程純電動車不節(jié)能減排？楊裕生特別指出，現(xiàn)在電網(wǎng)電能主要來自燃煤，節(jié)油而耗電高的長里程純電動車是不節(jié)能的。比如特斯拉純電動車不用油，但是在新加坡受到罰款，因其追求長里程而多裝電池，這導(dǎo)致車重、耗電多，而發(fā)電的時候又會大量排放二氧化碳等有害物。

即使未來電網(wǎng)的電能主要來自太陽能等清潔能源，長里程純電動車也未必可取。原因有六點(diǎn)：第一，比能量要高，則采取多裝電池，這導(dǎo)致燃燒爆炸的危險性增大;第二，由于多裝電池，后期廢電池處置耗電就多;第三，多裝電池導(dǎo)致負(fù)重行車，浪費(fèi)能量;第四，電池裝得越多，車的價格就越高，競爭力低;第五，電池壽命短于整車，換新電池需用戶另出錢，使用成本變高;第六，充電樁要密，費(fèi)錢又占地，且難符合要求。總之，長里程純電動車背離了發(fā)展電動車的節(jié)能減排宗旨，且用戶需多花錢，補(bǔ)貼取消后競爭力差。

為什么插電式混合動力車假節(jié)能減排？楊裕生指出，插電式混合動力車有純電動和內(nèi)燃機(jī)兩個動力系統(tǒng)。所以，就會出現(xiàn)四方面問題。第一，車子很重，耗能高;第二，50公里之內(nèi)用電需要充電，遠(yuǎn)距離則用內(nèi)燃機(jī)，現(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)都是大馬拉小車，不節(jié)能減排;第三，標(biāo)榜油耗很低，實(shí)際上計算耗油的方法有假象。如純電動行駛80公里，20公里用油，官方計算百公里油耗時就將20公里的用油量除以100公里行駛里程數(shù)，于是，官方就宣傳成插電式混合動力車的百公里耗油很低，實(shí)際上這是假象;第四，不少用戶使用這種車型時并不充電，他們會把插電式混合電動車當(dāng)燃油車使用，排放有增無減，甚至還有人把電池賣掉，這樣不僅可以得到新能源車補(bǔ)貼還可以得到賣掉電池的錢。

為什么燃料電池電動車難節(jié)能減排？楊裕生解釋說：“現(xiàn)在燃料電池用氫做能源，氫需要用一次能源來轉(zhuǎn)化，要解決很多問題?！钡谝粋€問題是要解決高能效低排放制氫技術(shù)。最常見的方法是用電來電解水制氫，再通過燃料電池發(fā)電。在此轉(zhuǎn)換過程中，轉(zhuǎn)換效率是電池蓄電的三分之一;第二個問題是氫的安全運(yùn)輸、分布、儲存需要很大的投資，耗能也很多;第三個問題是燃料電池的壽命不夠長且它的價格高，制作耗能也多;第四個問題是燃料電池用的質(zhì)子交換膜、氣泵等的生產(chǎn)技術(shù)差，國產(chǎn)化還沒有做好;第五個問題是鉑金的資源太少，現(xiàn)在每年國產(chǎn)約4噸鉑金，進(jìn)口鉑金50噸左右，這些鉑金大部分用于化工行業(yè)做催化劑，也有一部分做首飾及其他用途。如果要大量做燃料電池，這些鉑金遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。而研究沒有鉑金的催化劑，是一個世界性難題。

為什么增程式電動車很節(jié)能減排？楊裕生的理由是：第一，發(fā)動機(jī)排量小;第二，發(fā)動機(jī)選擇能效最高處;第三，電池少，可降低成本，補(bǔ)貼退坡取消影響小，易推銷;第四，車重減輕更加節(jié)能。綜合其他優(yōu)點(diǎn)：電池組不會過充過放，壽命延長，安全性高;增程行駛比燃油車節(jié)油50%以上，大為省錢;可以不用充電，免建充電樁，且能行遠(yuǎn)距離;如有充電條件，城市百公里內(nèi)節(jié)油率大于80%;燃油車生產(chǎn)及加油設(shè)施健全，便于發(fā)展。總之，增程式電動車沒有里程、安全、充電、價格、電池五大焦慮。

目前的第二代增程式電動車是燃油車與電動車的融合，改變了第一代增程式電動車的單純延長續(xù)航里程的局限性，比較節(jié)能減排。此技術(shù)已用于多種車輛。例如，華龍的12米電動車，市區(qū)公交模型百公里油耗12升，公路模式百公里油耗16.3升。山東德州富路集團(tuán)生產(chǎn)的增程式低速車，用單缸0.2升排量的發(fā)動機(jī)發(fā)電，配鉛酸電池，百公里油耗僅1.8升。

因此，在楊裕生看來，由發(fā)動機(jī)和電池配合的電動車，節(jié)能減排效果最佳。楊裕生特別指出，增程式電動車不是向純電動汽車過渡，而是未來的主力技術(shù)路線。

安全性是電動車的根本

在市場主導(dǎo)下，怎樣的電動車能夠賣得好？

楊裕生指出，對于電動車來說，需要從七個方面來衡量它的性能：節(jié)能減排、安全性高、使用方便、價格低廉、能源費(fèi)少、維修方便、使用期長。在這七個指標(biāo)里，最重要的是安全性?！爸挥邪踩愿叩钠?，才會受到用戶的青睞，像特斯拉這樣的電動車會讓人擔(dān)憂。特斯拉純電動車在2017年以前燒了十幾輛，2018年燒了11輛，今年又有3輛車無故自燃。” 楊裕生強(qiáng)調(diào)說。

據(jù)不完全統(tǒng)計，我國2017年電動車自燃103輛，2018年自燃51輛。90%以上的自燃車輛是安裝了三元鋰離子電池的純電動車。

高鎳三元鋰離子電池為何頻頻自燃？根源可能是多方面的，楊裕生認(rèn)為，造成那么劇烈的燃燒，主要的問題是電池里面的三元正極材料。

美國桑地亞國家實(shí)驗(yàn)室提出，含鎳80%的鎳鈷鋁三元材料電池的熱失控的溫度是200攝氏度，鎳鈷錳各占三分之一的三元材料電池的熱失控溫度要高一些，大概在230攝氏度，而磷酸鐵鋰電池溫度升高后則沒有發(fā)生劇烈的熱失控。用三元正極的電池安全性最低，高鎳三元電池更危險。特斯拉用的就是含鎳80%的鎳鈷鋁三元電池。

所以，補(bǔ)貼停止后，安全性將是電動汽車買主最看重的因素之一。

動力電池該怎么發(fā)展？

由于高鎳三元鋰離子電池頻頻自燃，顯然，這種動力電池并不可取，那么，在當(dāng)下，動力電池產(chǎn)業(yè)究竟該怎么發(fā)展？

對于動力電池的發(fā)展走向，楊裕生呼吁：要大力發(fā)展磷酸鐵鋰電池，類似高鎳三元鋰電池這樣的高能電池不應(yīng)該作為重點(diǎn)。

楊裕生指出，首先，將磷酸鐵鋰電池作為主力，再提高性價比。磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢是安全性高、壽命長、不用短缺金屬。我國已掌握微納結(jié)構(gòu)技術(shù)，碳包覆技術(shù)，彌補(bǔ)了電導(dǎo)率不高。目前，磷酸鐵鋰電池已成功用于微小型純電動車和第二代增程式電動車上?！澳喜袀€恒動公司，單體電池已達(dá)到180Wh/公斤，電池包達(dá)到151Wh/公斤。我們要向先進(jìn)指標(biāo)來看齊，這個指標(biāo)還可以提高?！睏钤Ｉe例說。

“我們目前提出的一種高安全型、可快充的電容型磷酸鐵鋰電池，現(xiàn)在在研發(fā)上已經(jīng)有進(jìn)展。這種電池的關(guān)鍵在材料，這種電池的比能量比鈦酸鋰電池要高一倍，成本只是它的三分之一到四分之一?！睏钤ＩJ(rèn)為，如果能進(jìn)一步提高電池一致性和壽命、降低成本，磷酸鐵鋰電池將在公平競爭的市場中大顯身手，為節(jié)能減排做出大貢獻(xiàn)。

其次，楊裕生認(rèn)為，電動汽車發(fā)展需要用新的電池。其一，將傳統(tǒng)燃油車改成輕混，要求電池用快充電來回收剎車能量，可以節(jié)油15%。如比較常見的48V電池組，其電池容量小于0.4度電。其二，第三代增程式電動汽車電池用量少，大概一度多點(diǎn)的電容量，要回收剎車能量電池應(yīng)有約5-8C倍率充電能力。其三，充電樁增多后，電動車電池可以少裝、快充，大概需要10C左右，只需6分鐘就可把電池充滿。

目前的電池能夠快放，但是難以快充，原因是目前的電池用石墨做負(fù)極，鋰離子嵌入石墨的速度慢，快充容易在石墨表面生成枝晶，穿透隔膜引起短路。所以，要發(fā)展高安全性、廉價的快充電池，負(fù)極需以硬炭代石墨，不易長枝晶。為了提高負(fù)極比容量，可以在硬炭中復(fù)合納米硅。同時，在正極磷酸鐵鋰中混入多孔炭，這樣雙電層電容與電池的內(nèi)并，簡化了并聯(lián)的線路，同時也降低成本、延長壽命、提高功率。

在楊裕生看來，發(fā)展電動汽車，車企經(jīng)營應(yīng)改向，必須要把安全放第一位，而不是考慮里程第一?！半妱悠囈l(fā)展必須市場化，必須減少電池用量、提高安全性、節(jié)能減排、降低車價，而不是追求長里程的純電動用多裝電池來浪費(fèi)能源、增加排放、加大廢電池處置量，更不該極速提高電池比能量、增加危險性。” 楊裕生說。

至于如何提高電動車的安全性且節(jié)能減排，楊裕生認(rèn)為有四種做法：第一，車企應(yīng)將積分與節(jié)能減排掛鉤，而不與純電動里程掛鉤;第二，發(fā)展新的磷酸鐵鋰電池，提高壽命和充電倍率;第三，可以將純電動乘用車微小型化，不追求超長里程;第四，發(fā)展增程式技術(shù)，將此技術(shù)用于各種電動車型。