中國(guó)動(dòng)力電動(dòng)化發(fā)展前景預(yù)測(cè)與技術(shù)路線圖展望

1.動(dòng)力電池與純電動(dòng)汽車

鋰離子動(dòng)力電池應(yīng)用于電動(dòng)汽車以來能量密度不斷提升。國(guó)際上主流動(dòng)力電池和新能源汽車企業(yè)的共同目標(biāo)是2020年前實(shí)現(xiàn)單體電池比能量達(dá)到300瓦時(shí)/公斤，使電動(dòng)汽車達(dá)到與燃油汽車大體相當(dāng)?shù)睦m(xù)駛里程。目前，國(guó)內(nèi)企業(yè)寧德時(shí)代等已經(jīng)成功開發(fā)出了300瓦時(shí)/公斤的大容量軟包型鋰離子電池產(chǎn)品，計(jì)劃2020年前在全球率先投放市場(chǎng)。從車用角度看，體積能量密度顯得更為重要，其它高比能量電池如鋰硫電池難以車用的主要原因是因?yàn)轶w積比能量低。而這方面鋰離子電池具有優(yōu)勢(shì)。正如國(guó)際著名電池專家JeffDahn所言：鋰離子電池很難在體積能量密度上被擊敗。從這個(gè)角度看，鋰離子電池具有成為動(dòng)力電池主流技術(shù)的潛質(zhì)和前景。但是高比能量鋰離子電池的安全性始終是一個(gè)瓶頸。解決這一難題一方面要靠熱-機(jī)-電系統(tǒng)技術(shù)抑制電池?zé)崾Э氐恼T發(fā)與蔓延；另一方面要從長(zhǎng)計(jì)議，從改善電池本征安全性出發(fā)，發(fā)展新型固態(tài)電池技術(shù)。近年來國(guó)際上在無機(jī)硫化物固體電解質(zhì)方面取得重要突破。但受制于固/固界面穩(wěn)定性問題，固態(tài)電池發(fā)展可能要經(jīng)歷從液態(tài)→半固態(tài)→固液混合→固態(tài)，最后到全固態(tài)過渡的發(fā)展階段。基于對(duì)國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的分析，以及對(duì)標(biāo)國(guó)際動(dòng)力電池發(fā)展技術(shù)水平和目標(biāo)，十三五國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃《新能源汽車》總體專家組于2017年底提出我國(guó)動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展技術(shù)路線

2.燃料電池與燃料電池汽車

根據(jù)奔馳、豐田、現(xiàn)代等在燃料電池領(lǐng)域具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)的國(guó)際大公司預(yù)測(cè)分析，面向2025年鋰離子電池電動(dòng)汽車與氫燃料電池汽車的成本優(yōu)勢(shì)對(duì)比，燃料電池汽車在長(zhǎng)途重載大型交通運(yùn)載工具中具有優(yōu)勢(shì)?？傮w而言，鋰離子電池動(dòng)力系統(tǒng)更適合取代汽油機(jī)，而燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)更適合取代柴油機(jī)。在燃料電池早期發(fā)展階段，曾試圖發(fā)展純?nèi)剂想姵貏?dòng)力系統(tǒng)。但經(jīng)過多年探索，尤其是我國(guó)在2000年-2005年的研發(fā)貢獻(xiàn)，目前燃料電池與動(dòng)力電池的混合動(dòng)力已經(jīng)成為燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的主流技術(shù)路線。我國(guó)燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化是以純電動(dòng)和插電式混合動(dòng)力為基礎(chǔ)平臺(tái)的。因此，商業(yè)化初期均采用了小功率燃料電池與動(dòng)力電池的深度混合動(dòng)力構(gòu)型，使成本降低，耐久性提高。從全球看，燃料電池汽車相比純電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程約晚10年左右。預(yù)計(jì)2020年將是燃料電池汽車技術(shù)在部分車型和局部市場(chǎng)率先突破，并取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵年份。2025年前燃料電池汽車技術(shù)將逐步成熟，但還將面臨制氫、運(yùn)氫、加氫、儲(chǔ)氫等氫能技術(shù)效率偏低和成本偏高的問題。預(yù)測(cè)在2025年-2030年間將取得氫能技術(shù)新一輪突破，從而實(shí)現(xiàn)氫能與燃料電池技術(shù)的全面成熟以及在交通與能源領(lǐng)域大規(guī)模全方位市場(chǎng)滲透。中國(guó)燃料電池技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距主要表現(xiàn)在以膜電極為代表的基礎(chǔ)技術(shù)和以高速無油空壓機(jī)為代表的總成技術(shù)上。此外，與動(dòng)力電池相比，燃料電池的產(chǎn)業(yè)鏈還很薄弱。但是目前中國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè)化態(tài)勢(shì)全球最佳，已經(jīng)吸引了全球相關(guān)資源的深度參與和全面聚集，預(yù)計(jì)在今后5-10年有可能達(dá)到與目前中國(guó)鋰離子電池國(guó)際地位相當(dāng)?shù)乃健?/p>

3.內(nèi)燃機(jī)混合動(dòng)力汽車

發(fā)展混合動(dòng)力有兩條宏觀技術(shù)路徑：一是從內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力往上發(fā)展，一條是從純電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)往下兼容，如圖3所示。日本屬于前者，以常規(guī)混合動(dòng)力為特色；中國(guó)主要選擇了后者，以插電式混合動(dòng)力為特色。宏觀技術(shù)路徑往往對(duì)具體技術(shù)路線有很大影響。