杨裕生院士:电池是电动汽车发展首要的决定性因素

2021-11-02      867 次浏览

现在我国电动汽车发展比较快,那么十三五到底应该怎么做?有关当前汽车发展,电动汽车发展当中存在的一些问题,我有些个人看法。今天在这里提出来和大家一起讨论,有一些和政府部门的政策或看法可能不太相同,作为百家争鸣,一家之言也提出来进行探讨。


还有七十天,就进入十三五了,十三五计划期间,电动汽车怎么发展,我想讲四个问题,第一个是电池是首要的决定性因素,第二个是十三五电池的技术,第三是用好现有的电池,发展电动汽车。第四是控制电动汽车补贴总额,明确公司开发责任。


第一个问题,电池是电动汽车发展的首要决定性因素。电池的安全性和比能量关系到电动汽车的安全性和续驶里程,十三五电动汽车的安全性和续驶里程,取决于十二五的电池以及十三五最初两三年电池的水平。超越电池水平搞电动汽车产业,是一种冒进行为,难免会发生汽车趴窝,也就是说行驶一段时间之后就行驶不动了,或者行驶里程很高,但发生燃料事故,这就会给国家、公司和个人造成很大的浪费。这些问题都不是空穴来风,而是很残酷的事实。我国电动汽车发展很快,在快当中,存在一系列问题,要大家引起注意。


第二个问题,十三五的电池技术。首先要在安全第一的前提下,提高锂离子电池的比能量。锂离子电池将长期是动力锂离子电池的主力,这一点不容怀疑。要发展高电位的正极,目前的重点是三元材料,高压材料也可以发展,但是它们的安全性存在问题。另外要发展高安全性的负极,电池要发展长寿命。三元正级的电池要提高安全性,这个问题现在很严重。估计在十三五实用的单体比能量不会超过200Wh/kg。有关纯电动公交车,我想强调一下,目前趴窝、未老先衰的旧账还没有还,也就是从十一五到十二五遗留很多问题,很多城市的纯电动公交车已经走不动了,或者已经完全不走了,要防备十三五继续出现类似问题。


安全第一,就是不要片面地追求高比能量。现在这个倾向很严重,定的目标是纯电动汽车的续驶里程要不断提高,因此就要求电池比能量要不断提高,并没有把安全问题提到第一的位置来重视。蓄电池是一个含能的器件,有不同程度的危险性,锂离子电池要提高比能量,但是要安全第一。要优先使用高安全性的电池,宁愿牺牲一些比能量。在规模蓄电的设计当中,要控制不发生连锁反应,就是一个电池出了问题,其他周围的电池不要继续发生燃烧爆炸这样的现象,在使用当中要建设安全操作规程,绝不可以滥用电池。


现在磷酸电池安全性高,价格低,用途广。有关下一代的动力锂离子电池,有一种说法认为是锂硫电池,由于锂离子电池难以实现电动汽车50公里里程,日本NEDO提出锂硫、锂氧是后锂离子电池,这是单纯从理论比能量一项考虑得出的推论。我觉得很难指望锂硫电池,当然它可以用在其他功率要求不高的地方,但是在动力锂离子电池上,我觉得日本的提法要打问号。还有下下代的动力锂离子电池是锂氧电池,这个更悬乎,除了刚才锂硫电池之外,双功能的氧正极是一个世界性难题,多年来没有很好解决,锌电池、锂离子电池都遇到这样的问题,指望把这个难题加到锂氧电池上更悬乎,希望更渺茫。我觉得国家可以支持个别团队来长期研究,但不能寄予过高期望。我认为,要大力推动铅炭电池的提高和应用,因为它保持了铅酸电池的优点,便宜、安全、原料容易得到、可靠。十二五一个重要成果,尤在部分核电态高倍率放电循环寿命大于20万次,这可以在电动汽车里有很多贡献。第一个就是在微混和启停汽车里面,十三五2020前要作为标配,也就是所有的燃油车都要有启停功能,铅炭电池就可以起用途。第二是微型的短程汽车作为动力电源。第三是增程式电动汽车动力电源,所以要加紧完善铅炭电池的产业链,特别是把这个超级活性炭做好,来大力推广这样的新技术。


第三个问题,是用好现有的电池发展电动汽车。就是现有的电池应该说是比较成熟的,不要冒进,如何发展电动汽车实际上是如何用好现有的电池。我对十三五电动汽车发展的主张,第一是要为小型低速纯电动汽车开绿灯,我在这里再一次呼吁,这是国家一些部委已经开始重视,但是到现在还没有落实。因为电动汽车做小了,所有的矛盾都可以解决,可以大量的节能减排,满足最广大人民群众的需求。第二点是大中型汽车要以纯电驱动的增程式为主。现有的锂离子电池的性能完全可以满足增程式车的要求,铅炭电池也有用武之地。


第一就是当前长里程的纯电动汽车不宜作为重点,这个问题现在争论很大,最近一些部委开会发表的言论,还是要坚持纯电动汽车,我认为目前来讲,不是一个很好的发展重点。目前的比能量锂离子电池,纯电动汽车实际里程是150公里为合理,假如更长电池就要多,电池多了车子重、耗油大,就要更多的电池,这样就不合理了。现在有的城市强调只用纯电动汽车,想一步登天,这是违背循序渐进的发展规律,包括北京市在内。比亚迪最早做的是E6,电池有700公斤,现在回过头来搞插电式秦,现在效果很好。特斯拉的电池装了85kwh,所以它现在已经烧了13辆车,重要是从电池里面烧的。它现在也打算搞普及型的,不单纯搞高档的。所以我国应该量电池之力而行,制定标准,发展低速微型车,不要搞高速的、电池负担不了的车型。


第二就是要巧用电池,发展增程式电动汽车,也就是在车上装一个发电机,虽然发电机要烧油,但是用的内燃机功率很小,只有一半左右,所以它可以在最近的那条线来运转,可以节油50%。它的好处很多,现有的锂离子电池完全满足要求,安全性很高。车辆在行驶当中,发电机给电池充电有什么好处,就是电池整个是处于半充和半放的状态,它既不充满也不放完,就是中间的这样一个充电状态。好处是内阻小,发热量小,不过充,安全有保障,不过放,循环寿命长,淡化了不一致性的问题,而且可以简化电源管理系统,还可以用涟漪的锂离子电池,虽然车上要烧油,但是能节约50%的油,好处很多。去年交通部举办的丝绸之路经济带的文化之旅,用了两辆增程式车,从连云港到乌鲁木齐走了五千多公里,沿途没有充电,而同行的两辆进口客车,耗油32升。也有人说,增程式只有在城市行驶节油高,但这个想法落后了。增程式电动汽车的优点在于电池组不会缺电和过放电,寿命长,安全性高,可以不用充电桩远距离行驶,可以晚间在停车场充电,用户可以节省开支,电池少,成本低,节油率50%以上。各个国家发展汽车的程度不相同,日本搞深混车已经成熟,所以燃料动力锂电池车是重中之重,而我国是要解决当前国家能够普遍推广使用的电动汽车,不能跟在日本后面走。美国是绕开日本车的专利,所以提出发展插电式混合动力车。我国怎么走自己的路,我觉得就是要走纯电驱动的增程式,这类车只有电驱动,虽然有内燃机但是它只管发电,动力不直接到车轱辘上去。增程式优于其他的车种,这个就不详细讲了。增程式电动公交车,最容易向无补贴过渡,因为它用量少,成本低,与汽车同寿命,12米的客车可以逐渐降到80万一辆,比燃油车高25万,用两三年省的油钱就可以补偿回来,油钱要补偿,这里面有一个观念改变的问题。第一个改变就是,用节能的油钱来抵偿车的差价,这一点首先要大家承认,或者要这么做才行。推动电动汽车发展,是国民的义务和责任,不是说我愿意做就做,不愿意做就不做,而是应该大家都来努力。


第三就是不要想通过电动汽车的高补贴,从国家捞一把,这个问题现在非常严重。所有的大的汽车公司,哪种汽车补贴高,就生产哪一种车,而不看这些车到底能不能长时间运行,能不能安全运行,先把补贴抓到手再说。增程式电动汽车假如能够享受公交车燃油补贴,我觉得也合理,甚至可以不用三年的时间,就可以把成本收回来。增程式电动汽车的推广应用可以很多,包括长途客车、出租车、乘用车、卡车,卡车加拿大已经走在前面了,已有公司做了混合电动卡车,实际上是增程式,每百公里耗油17升,是纯电,靠电池驱动发电。燃料动力锂电池电动汽车,实际上是增程式,这跟刚才的增程式相同,不同的是,它用燃料动力锂电池在车上发电,过去认为是电池组给燃料动力锂电池平衡功率,也可以认为是燃料车组给电池充电,上升里程。十三五不要跟着日本和美国走,而应该稳住心态,发展燃料技术,把技术做好,要大规模做好燃料动力锂电池电动汽车。再有其他的动力车,譬如燃气的电动汽车增程,成都有90辆,据说运行得非常好,未来光伏发电发电效率提高了,也可以在车上用太阳能发电来新增里程。


最后我想讲一下,控制电动汽车总额,明确公司开发责任。今年五月份,四部委公布了十三五电动汽车补贴标准,按照这个标准,我做了计算,补贴数额非常大,大到什么程度,假如实现2020年500万辆目标,按照四部委的通知,十三五要补贴3900亿,这是中央政府补贴的,地方政府补贴还没有算在里面。怎么算呢,有前期的计算,就是说2016年按照电动汽车在整个汽车生产按1%,2017年2%,2018年3%,2019年4%,2020年5%,按照每年加一个百分点的电动汽车的比例,才能够满足十三五2020年完成五百万辆汽车这样一个目标,完成这个目标之后,这个补贴的数就是3900亿。3900亿,要多少人才能够创造这么多的财富,有3900亿可以做很多其他的事情,现在拿来做补贴,到底值得不值得,应该不应该。长期的高额补贴不利于有效推动电动汽车的发展。首先,汽车生产公司追逐补贴最高的纯电动客车,但电池寿命有限,趴窝的车子比比皆是,国家损失严重。其次,大部分补贴成了汽车公司的超额利润,普通纳税人的钱补给了有钱买车的富人,造成了社会不公。第三,汽车生产公司只享利益,没有义务,不思降低成本去努力生产广大群众需求的车。第四,政府财政负担太重,而拉动电动汽车发展的效果不佳。十二五原来定的50万辆,现在剩下70天,眼看50万辆很难完成了。


我们工程院、科学院的19个院士,联名给国家写了一个建议,七月8号交上去的,题目是“有关控制电动汽车补贴总额,明确公司开发责任的建议”,建议的内容重要三条。第一条,为十三五电动汽车补贴总额设定一个上限,希望由国务院来设定上限,而不是让四部委去用多少钱算多少钱,用了再算,而是先算再用。第二要明确各个汽车生产公司的责任,完善政策措施,即适当补贴、责任指标、超额有奖、以罚促产。所谓适当补贴,就是十三五继续补贴电动汽车,但是金额要降低,加速逐年退步。责任指标就是要燃油汽车生产公司有责任有义务,逐年提高电动汽车在本公司生产销售产品中的比例额度,美国加州早已实行,效果显著,现在美国已经有9个州效仿加州。第三个建议是,继续对电动汽车技术创新发展加强支持,美国加州政策的核心内容是,要求汽车生产商在加州销售的乘用车、小型车辆当中,必须含有一定比例的零排放和部分零排放的车辆,这些年比例不断变化,要求到2020年,在加州销售的车子里,应该有6%的零排放或3.5%的部分零排放的车。在加州假如达到这个最低分数线,就达到指标,假如达不到就要罚款,这有长期的政策规定。所以我们19个老头加在一起,平均年龄是78岁,也不是老了没有事做,而是感觉这个问题太严重,所以花了很多时间提了这样的建议,他山之石,可以共用。


最后我讲几点,第一个当前电池水平决定了十三五电动汽车产业,应该发展微型低速纯电动汽车或增程式纯电驱动汽车。第二点是政府要明确汽车公司生产电动汽车的责任,完善奖罚政策措施,加速补贴退步,使我国十三五电动汽车走上更健康的发展造成。十三五在锂离子电池安全第一的继续提高比能量,为提高十四五电动汽车产业水平打基础。燃料动力锂电池电动汽车要切实研究技术,不根外国搞批量上路,要稳定心态走好自己的路。



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