“我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)量和保有量從2011年到2016年均提升了100倍。” 在近日召開(kāi)的第二屆動(dòng)力電池應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)上，中國(guó)工程院院士吳鋒提供的數(shù)據(jù)顯示。近年來(lái)，伴隨著系列利好政策的相繼落實(shí)，新能源汽車(chē)的發(fā)展可謂突飛猛進(jìn)。
 
      補(bǔ)貼是國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)行業(yè)繞不開(kāi)的話題。今年9月28日，國(guó)家工信部等五部委公布“雙積分制”，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，這意味著政府主導(dǎo)培育市場(chǎng)的模式即將畫(huà)上句號(hào)，新能源汽車(chē)開(kāi)始進(jìn)入企業(yè)主導(dǎo)培育市場(chǎng)的新階段。黨的十九大報(bào)告也指出，要“構(gòu)建市場(chǎng)導(dǎo)向的綠色技術(shù)創(chuàng)新體系”。補(bǔ)貼“斷奶”已成定局，在這種情況下，新能源汽車(chē)是否已經(jīng)作好了告別政策依賴(lài)的準(zhǔn)備?技術(shù)創(chuàng)新如何引領(lǐng)新能源汽車(chē)上下游產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)“自給”?
 
升級(jí)增程式電動(dòng)車(chē)技術(shù)
 
      “2020年之后，新能源汽車(chē)就不再補(bǔ)貼了。今后三年，企業(yè)在拿補(bǔ)貼的同時(shí)，既要切實(shí)滿足積分要求，又要生產(chǎn)賣(mài)得掉的電動(dòng)車(chē)。”中國(guó)工程院院士楊裕生說(shuō)，“‘賣(mài)得掉’非常重要，車(chē)企必須依據(jù)市場(chǎng)來(lái)選擇經(jīng)營(yíng)之道和技術(shù)路線，不要過(guò)分熱衷于高積分，以免迷失方向。”
 
      補(bǔ)貼退坡開(kāi)啟電動(dòng)汽車(chē)新格局，新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)開(kāi)始由市場(chǎng)和政策雙輪驅(qū)動(dòng)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)市場(chǎng)走向成熟成為其發(fā)展的必由之路。就汽車(chē)本身的技術(shù)而言，楊裕生認(rèn)為，增程式電動(dòng)車(chē)是消除補(bǔ)貼退坡影響下的最佳技術(shù)路線，“是建設(shè)汽車(chē)強(qiáng)國(guó)的利器”。
 
      增程式電動(dòng)汽車(chē)節(jié)能的關(guān)鍵是巧用電池和發(fā)動(dòng)機(jī)。楊裕生介紹了它的發(fā)展路線，“第一代增程式電動(dòng)車(chē)是在純電動(dòng)車(chē)上加裝了增程器和汽油發(fā)電機(jī)，但由于車(chē)內(nèi)電池和增程器的功率過(guò)大，導(dǎo)致其耗電更多，油耗也高。第二代增程式電動(dòng)汽車(chē)優(yōu)化了電力系統(tǒng)，減少了發(fā)動(dòng)機(jī)功率，提高了能效，安全性能較好。”
 
楊裕生直言，“電池用量少，補(bǔ)貼退坡和補(bǔ)貼取消的影響就小，這種車(chē)將來(lái)容易推銷(xiāo)。”
 
      此外，這種“容易推銷(xiāo)”的電動(dòng)車(chē)還可以免建充電樁，支持遠(yuǎn)距離行駛，城市百公里油耗的節(jié)油率可以達(dá)到80%以上。楊裕生表示，燃油車(chē)生產(chǎn)的全功能集成為增程式電動(dòng)車(chē)的發(fā)展提供了方便，“結(jié)束了純電動(dòng)汽車(chē)的里程焦慮、安全焦慮、充電焦慮、價(jià)格焦慮，避免了插電式混合動(dòng)力車(chē)‘大馬拉小車(chē)’的不節(jié)能問(wèn)題”。
 
      不過(guò)，楊裕生也表示第二代增程式電動(dòng)車(chē)尚存在不足，“首先，由于全部電流都要通過(guò)電池組，電池充、放電過(guò)程中產(chǎn)生能量損耗;其次，電池容量雖然比純電動(dòng)車(chē)少，但要滿足最高車(chē)速的功率要求，電池用電量就比較高。電池始終處于滿功率的運(yùn)行狀態(tài)，影響使用壽命。”
 
      針對(duì)這些不足，第三代增程式電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)已經(jīng)提上日程。它克服了上一代汽車(chē)車(chē)重、電耗高的缺點(diǎn)。“而且成本進(jìn)一步降低，算上高節(jié)油率，車(chē)輛全周期的總費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同級(jí)別的燃油車(chē)。而且該技術(shù)適用于各種車(chē)輛。”楊裕生說(shuō)。
 
創(chuàng)新動(dòng)力電池關(guān)鍵材料
 
      補(bǔ)貼退坡的消息出爐后，有企業(yè)對(duì)外宣稱(chēng)“銷(xiāo)量不降”，楊裕生對(duì)“這些企業(yè)有如此大的把握”表示懷疑。他認(rèn)為，這實(shí)際上是要消費(fèi)者來(lái)消化補(bǔ)貼的差額。
 
      “其實(shí)，在高補(bǔ)貼政策之下，電動(dòng)汽車(chē)的利潤(rùn)率普遍高于傳統(tǒng)燃油車(chē)，企業(yè)有不小的讓利空間。”楊裕生建議，“車(chē)企應(yīng)主動(dòng)消化差額，不要將補(bǔ)貼退坡轉(zhuǎn)嫁到電池廠。電池價(jià)格下降空間有限，汽車(chē)企業(yè)要充分理解電池行業(yè)的處境。”
 
      動(dòng)力電池作為新能源汽車(chē)的核心零部件是新能源汽車(chē)發(fā)展的重點(diǎn)，楊裕生所言的電池境遇引起了吳鋒的共鳴，“目前的國(guó)家規(guī)劃，對(duì)動(dòng)力電池能量密度的指標(biāo)要求很高，有300Wh/kg的，也有350Wh/kg的。我們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)這些指標(biāo)的同時(shí)兼顧其安全可靠性、循環(huán)性能、倍率性能?”

      吳鋒表示，“就鋰離子電池而言，提高電池的能量密度，材料要先行一步。”他說(shuō)，高比能涉及到安全性問(wèn)題，“首先需要安全性材料，包括溫度敏感電極、陶瓷高強(qiáng)隔膜、電解質(zhì)，這三者的協(xié)同配合可以顯著提高電池的安全性。”
 
      吳鋒介紹了其所在團(tuán)隊(duì)的研究項(xiàng)目，“我們正在研究新型異質(zhì)結(jié)構(gòu)的高比能、高倍率富鋰錳基無(wú)鈷氧化物正極材料，這種材料在納米尖晶石包覆后獲得性能改善，且降低成本有很大空間。”
 
     “到2045年，動(dòng)力電池的需求量必然會(huì)產(chǎn)生爆發(fā)式增長(zhǎng)。而原材料持續(xù)漲價(jià)，如何來(lái)應(yīng)對(duì)?”吳鋒表示，用輕元素、多電子、多離子反應(yīng)實(shí)現(xiàn)電池能量密度的跨越式提升，打破單電子反應(yīng)n=1的思維定式將是一種有效的方法。
 
探索鋰資源開(kāi)發(fā)路徑
 
      作為動(dòng)力電池的核心材料，鋰的制取是電池技術(shù)突破的關(guān)鍵，這要追溯到鋰的來(lái)源問(wèn)題。中國(guó)工程院院士鄭綿平表示，“鋰和它的化合物已經(jīng)成為涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)安全的重要戰(zhàn)略資源，鋰資源主要包括地下鹵水型和頁(yè)巖型，其他類(lèi)型也在不斷發(fā)現(xiàn)。”
 
      “全球鋰產(chǎn)品價(jià)格居高不下，需求量不斷增加。”鄭綿平說(shuō)，“目前，我國(guó)鋰資源的對(duì)外依存度已經(jīng)達(dá)到70%。國(guó)內(nèi)鋰生產(chǎn)主要依靠鹽湖鹵水，其他大部分靠進(jìn)口鋰輝石來(lái)生產(chǎn)。2014年鋰輝石的進(jìn)口價(jià)格大約為每噸380美元，到現(xiàn)在已經(jīng)高達(dá)每噸450~500美元。如何大力開(kāi)發(fā)高效綠色低成本的鹵水型鋰資源成為迫在眉睫的問(wèn)題。”
 
      “我國(guó)鹽湖資源比較豐富，青海鹽湖有氯化鋰約為1982萬(wàn)噸，西藏已經(jīng)查明的儲(chǔ)量有1740余萬(wàn)噸，”鄭綿平表示，“中國(guó)正在面臨突破的前夜。”
 
      鄭綿平表示，中國(guó)鹽湖資源的特點(diǎn)，一是富鋰鹵水的伴生元素比較多，如硼、鉀、硫等;二是碳酸鹽型鹽湖鎂鋰比高。“鹽湖鎂鋰比在8以下的，可以開(kāi)發(fā)，技術(shù)上已經(jīng)解決了，8以上的，我們叫它高鎂鋰比，其開(kāi)發(fā)問(wèn)題比較難以解決。”
 
      鹽湖鹵水的主流提鋰技術(shù)為沉淀法，鄭綿平介紹道，“液體聚集到一定程度之后集中到沉淀池，產(chǎn)生三層效應(yīng)。最上面一層是淡水，從上往下，濃度沿梯度不斷增加，底下就是鹵水。紅外線照射下，下端是熱的，上端是冷的，用這種辦法把碳酸鋰提取出來(lái)時(shí)蒸發(fā)很小。這叫作沉淀的正溫度效應(yīng)。”
 
      除了沉淀法，鹽湖鹵水提鋰技術(shù)還包括離子交換吸附法、煅燒法、兌鹵法等。鄭綿平表示，目前，這些辦法都在不同程度推進(jìn)，實(shí)際上還處于試工業(yè)生產(chǎn)階段。
 
      鹽湖鹵水鋰資源是綜合性寶貴資源，因此，鄭綿平認(rèn)為，在完善提鋰工藝的同時(shí)，要切實(shí)落實(shí)綜合利用共生資源的舉措。“綜合利用鹽湖是必要的，因?yàn)辂}湖是綜合性礦產(chǎn)，不是單一的。鹽湖中鋰的含量比較少，目前得以主要開(kāi)發(fā)提取無(wú)非是因?yàn)槠鋬r(jià)格高，但要是綜合利用，效益就大不一樣了。”