电池储能决定电动汽车的未来机械制造汽车技术机械制造汽车技术.pdf

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1、电池储能决定电动汽车的未来 2008 年，零排放的电动大客车亮相北京奥运会，不仅 是我国拥有自主知识产权的电动汽车的一次奥运实战，更是 向全世界展示了电动汽车的“中国标准”。从那时候开始，电动汽车走进了更多中国人的视野。在石油短缺、环境保护 力度必须加大的今天，它的出现，有可能代表着一个新兴产 业群的兴起。但同时，我们必须看到，在发展电动汽车的背 后，还有很多问题亟待解决。在“科技北京”发展建设座谈 会上，中国工程院院士杨裕生提出了他的看法和建议。关键在于电池技术“电池技术是电动汽车发展的关键。”杨裕生院士开门 见山地说。当前，电池成本高已经成为制约电动汽车产业化发展的 重要因素。电动汽车的成

2、本主要包括整车成本和使用成本。其中电池成本约占整车成本的一半，而电动汽车的使用成本 要低于燃油汽车。因此，电池成本的下降是电动汽车产业化 的关键。目前，铅酸电池、磷酸铁锂为正极的锂离子电池在我国 都有相对成熟的技术，也已经开始应用于电动车，但各种电 池当前都或多或少存在一定的问题。现在，成熟、安全又廉价的是铅酸电池，有一万安时的 大型产品，但存在比能量低、深放电时循环寿命较短等问题，而且铅还有“污染“的名声。可是，它没有过时，只要使用 得当，铅酸电池不仅能在电动自行车上继续发挥优势，而且 在微、小型纯电动车和增程式电动车上也大有用武之地。锂离子电池具有功率及能量密度大、转换效率高、使用 寿命长

3、、重量轻、污染轻、自放电小、温度适应范围宽泛等 优点，已成为电动汽车蓄电池的发展方向。大容量、能量型 锂离子电池关键技术和产品的性能和经济性，我国已经处于 国际先进地位，基本具备产业化的条件。但是，锂离子电池 成组后，使用寿命会大幅缩短，安全性也会下降，个别公司 的产品甚至有发生燃烧、爆炸等恶性事故的危险。在国际上，锂离子电池成组应用技术也正在完善中。“电池的安全性是最重要的，一定要尽力做好，其他性 能也要不断改善。但是在电动汽车发展初期，过分强调动力 电池完美无缺是不切合实际的。那种要等动力电池彻底过 关才能发展电动汽车的论调，实际上是电动汽车取消论 杨院士认为动力电池技术要在电池使用中不断

4、提高，也只有 在使用中才能不断提高。我国蓄电池技术进步很快。以磷酸铁锂为正极的电池已 被广泛认可，电极材料纳米化使比功率提高、隔膜开始国产 化、价格降低，电池生产向半自动化、自动化前进，可靠性、一致性改善，电源管理和控制系统改进，电池的安全性和循 环寿命提高，由比能量、寿命、价格等因素形成的综合性能 不断优化，其大发展已不存在近期难以克服的技术问题、材 料来源问题和过高的价格问题，为电动汽车的发展奠定了基 础。这些技术问题虽然不难克服，但要克服它们，要降低成 本，还是需做大量工作，还应有必要的投入的。并且，为了 下一步延长电动汽车的续驶里程，要有比能量更高的新电池，现在就必须加大研究力度，否则

5、又将落后了!一次奥运实战更是向全世界展示了电动汽车的中国标准从那时候开始电动汽车走进了更多中国人的视野在石油短缺环境保护力度必须加大的今天它的出现有可能代表着一个新兴产业群的兴起但同时我们必须看到在发展电动汽车的背技术电池技术是电动汽车发展的关键杨裕院士开门见山地说当前电池成本高已经成为制约电动汽车产业化发展的重要因素电动汽车的成本主要包括整车成本和使用成本其中电池成本约占整车成本的一半而电动汽车的使用成本要低于对成熟的技术也已经开始应用于电动车但各种电池当前都或多或少存在一定的问题现在成熟安全又廉价的是铅酸电池有一万安时的大型产品但存在比能量低深放电时循环寿命较短等问题而且铅还有污染的名声可

6、是它没有过时只要使目前，我国在锂离子蓄电池成组应用技术、系统集成、关键技术研究方面取得了重大进展，有些科研院所、高等院 校和企业的相关技术已经处于国际先进水平。但是，这些技 术大多被分散掌握，就行业整体而言，还有一个全面提高的 问题。“在激烈的市场竞争环境下，利益形成的壁垒，对企业 间的技术合作和资源整合形成了巨大的阻力。因此，探索有 利于资源整合和集成创新的体制机制，是当前迫切需要解决 的重大问题。”发展微小型电动汽车 2009 年，中国新车产、销量均超过 1300 万辆，达到历 史最高水平，成为全球最大的汽车市场。潜力巨大的城乡汽 车市场是培育民族汽车品牌、振兴民族汽车产业的沃土。因 此，

7、我国电动汽车生产企业应该借助新技术发展和市场优势，坚持自主品牌、自主研发、自主生产，以质量可靠、工艺精 良、品质卓越、价格合理占据市场主导地位。杨裕生院士建议，应选定低速、短程、微型纯电动汽车 作为市场推进的突破口：“根据多个大城市的统计，80的 汽车日行驶里程在 20 公里左右（小城市应该更短），故短程汽 车用户可观。现在使用电动自行车和轻型电动摩托车的广大 群众，在购买力提升后需要遮风挡雨的代步工具，他们是短 程纯电动汽车的潜在客户，数以亿计!因此，充电一次行驶 5080公里的纯电动汽车大有市场，现有的动力锂离子电池、一次奥运实战更是向全世界展示了电动汽车的中国标准从那时候开始电动汽车走进

8、了更多中国人的视野在石油短缺环境保护力度必须加大的今天它的出现有可能代表着一个新兴产业群的兴起但同时我们必须看到在发展电动汽车的背技术电池技术是电动汽车发展的关键杨裕院士开门见山地说当前电池成本高已经成为制约电动汽车产业化发展的重要因素电动汽车的成本主要包括整车成本和使用成本其中电池成本约占整车成本的一半而电动汽车的使用成本要低于对成熟的技术也已经开始应用于电动车但各种电池当前都或多或少存在一定的问题现在成熟安全又廉价的是铅酸电池有一万安时的大型产品但存在比能量低深放电时循环寿命较短等问题而且铅还有污染的名声可是它没有过时只要使甚至铅酸电池就能满足要求。”优先发展“纯电驱动”的小型乘用车，包括

9、发展微型车，好处如下：1，微型车电池用量少，价格低廉，适合我国国 情，市场潜力大；2，车微则轻，耗电少，充电易解决；3，车结构简单，节材节能，使用、维修方便：4，电池少，安 全性高。杨院士认为，我国电动车技术路线和产业化推进战略应 是以大力发展“纯电驱动”的微小型低速短程乘用车为 突破口：以增程式的大中型公共客车和中高档乘用车为主要 过渡车种；打牢基础，向新一代纯电动车方向跨越式发展。“增程式”电动汽车 （EREV，）又称“双充式”电动汽车 这种车传到变速箱上的动力完全由电动机提供，因此可划入 纯电驱动汽车类，是纯电动汽车的增程，可看成是将部分充 电工作在汽车行驶中进行。EREV 的节油率可达

10、 50%以上，原因是内燃机一发电机始终在最佳工况下运行，其发电的功 率足够车辆在一定速度范围下稳定行驶，电池组提供足够的 电功率帮助电动机驱使车辆起动、加速和爬坡，从而避免了 常规汽车发动机“大马拉小车”的费油运行模式。此外，电 池组的容量足够有效地回收车辆刹车和下坡的能量。“我认为，在当前和今后相当长的一段时期内，在蓄电 池能量密度较低和电池成本较高的状况下，发展电动公交车 和中高档乘用车，应该采用“增程式”电动模式作为策略性 过渡。”一次奥运实战更是向全世界展示了电动汽车的中国标准从那时候开始电动汽车走进了更多中国人的视野在石油短缺环境保护力度必须加大的今天它的出现有可能代表着一个新兴产业

11、群的兴起但同时我们必须看到在发展电动汽车的背技术电池技术是电动汽车发展的关键杨裕院士开门见山地说当前电池成本高已经成为制约电动汽车产业化发展的重要因素电动汽车的成本主要包括整车成本和使用成本其中电池成本约占整车成本的一半而电动汽车的使用成本要低于对成熟的技术也已经开始应用于电动车但各种电池当前都或多或少存在一定的问题现在成熟安全又廉价的是铅酸电池有一万安时的大型产品但存在比能量低深放电时循环寿命较短等问题而且铅还有污染的名声可是它没有过时只要使基础设施要跟上 完善的基础设施是电动汽车产业化的重要保障。我国城 市多为高层住宅，难以适用欧美的家用车库中的电源充电模 式，但可以在现有停车的路边、小区

12、停车处、地下车库等夜 间存放汽车的地方，安装智能充电柱，提供夜间充电服务。初期如果由政府对基础设施建设予以扶持，连同提供用户购 车补贴，将会取得更好的政策效果。公交车如果采用增程式，在原有车场夜间用廉价的“谷 电”充电，足够百天行驶 500 公里，完全不用另建充电站或 换电站。其它增程式电动车也可采用这种方式解决充电问题。“钛酸锂为负极的锂离子电池，为电动汽车提供了新的 途径。钛酸锂的最大优点是安全性好，快速充电性能好，循 环寿命可达几万次，因此，可以把钛酸锂电池、电动汽车、太阳能、风能和现有电网集成优化。”杨裕生院士认为可以 把钛酸锂电池最初 20的寿命应用在电动汽车上，电动汽车 一直用较新

13、的电池，可有较长的行驶里程；同时，利用快速 充电的性能，可以给电动汽车快速充电。然后，把钛酸锂电 池后期 80的寿命应用于充电站的电能储存，晚上利用廉价 电力给充电站的电池充电，白天利用充电站的钛酸锂电池给 电动汽车的钛酸锂电池充电，这样一来就避免了直接充电对 电网可能造成的大功率冲击。电动汽车充电用夜间的“谷电”，是多方得利之举：用 户省钱；节油减排，国家得益；电网峰谷差得以平抑。每 100 万辆纯电动轿车充电即可消耗 200 万千瓦的“谷电”（一 辆车按 2 千瓦充一次奥运实战更是向全世界展示了电动汽车的中国标准从那时候开始电动汽车走进了更多中国人的视野在石油短缺环境保护力度必须加大的今天

14、它的出现有可能代表着一个新兴产业群的兴起但同时我们必须看到在发展电动汽车的背技术电池技术是电动汽车发展的关键杨裕院士开门见山地说当前电池成本高已经成为制约电动汽车产业化发展的重要因素电动汽车的成本主要包括整车成本和使用成本其中电池成本约占整车成本的一半而电动汽车的使用成本要低于对成熟的技术也已经开始应用于电动车但各种电池当前都或多或少存在一定的问题现在成熟安全又廉价的是铅酸电池有一万安时的大型产品但存在比能量低深放电时循环寿命较短等问题而且铅还有污染的名声可是它没有过时只要使电 7 小时，可行驶 100 多公里），相当于两个 半“十三陵抽水蓄能电站”的调峰能力，电网公司可以省下 近 92.5

15、亿元的调峰电站建设费用，解决充电器的费用绰绰有 余（2 千瓦充电设备按 2000 元算，100 万辆车只需 20 亿元）“当前我建议政府加强储能技术基础研究的投入，切实 鼓励自主创新，掌握自主知识产权，而且从规模储能技术发 展的起始就要重视环境因素，防治污染。”杨院士说，目前 还有很多问题需要各方面合作解决，各部门都要以国家利益 为重，必需果断地制定我国电动汽车发展战略，并要坚定有 力地推行。这也许就是我们成为创新大国的重要一步。一次奥运实战更是向全世界展示了电动汽车的中国标准从那时候开始电动汽车走进了更多中国人的视野在石油短缺环境保护力度必须加大的今天它的出现有可能代表着一个新兴产业群的兴起但同时我们必须看到在发展电动汽车的背技术电池技术是电动汽车发展的关键杨裕院士开门见山地说当前电池成本高已经成为制约电动汽车产业化发展的重要因素电动汽车的成本主要包括整车成本和使用成本其中电池成本约占整车成本的一半而电动汽车的使用成本要低于对成熟的技术也已经开始应用于电动车但各种电池当前都或多或少存在一定的问题现在成熟安全又廉价的是铅酸电池有一万安时的大型产品但存在比能量低深放电时循环寿命较短等问题而且铅还有污染的名声可是它没有过时只要使