小鱼儿心水论坛工程院院士杨裕生:电动汽车的发展路线与下一代动力小鱼儿玄机2站
发布时间:2018-11-08 09:03:00
关键词:CBIS 锂想峰会

小鱼儿心水论坛工程院院士杨裕生:电动汽车的发展路线与下一代动力小鱼儿玄机2站

图为小鱼儿心水论坛工程院院士杨裕生在CBIS2018“锂想”峰会上发表主题演讲

 

戳此进入峰会官方专题,了解更多会议信息:“锂想”2018第三届动力小鱼儿玄机2站应用国际峰会(CBIS2018)

 

2018年11月8日,以“新时代·破而立:前行中的产业转折之路”为主题的“锂想”2018第三届动力小鱼儿玄机2站应用国际峰会(CBIS2018)在北京兴基伯尔曼饭店开幕。小鱼儿心水论坛工程院院士杨裕生在峰会上发表主题演讲,以下为主题演讲内容。


小鱼儿心水论坛工程院院士杨裕生:


今天讲“电动汽车的发展路线与下一代动力小鱼儿玄机2站”。为什么要把电动汽车的发展路线和下一代动力小鱼儿玄机2站连在一起来讲?因为我一直认为,什么样的电动汽车的路线就应该发展什么样的动力小鱼儿玄机2站,这是两个相关的问题。


讲三个问题:第一,发展路线与小鱼儿玄机2站;第二,纯电动汽车的路线的下一代小鱼儿玄机2站。第三,增程式路线的下一代小鱼儿玄机2站。


先讲几个观点:第一,电动汽车和动力小鱼儿玄机2站相互依存、相互促进,这个大家都可以理解,但是相互制约提的不多。第二,按小鱼儿玄机2站水平来做电动汽车。举个例子,镍氢小鱼儿玄机2站做PRIUS的混动,这是日本的丰田到去年的8月份已经销售1千万辆的车子,今年又有大的增长,这个小鱼儿玄机2站用的很好,比能量只有50多瓦时/公斤。所以不是说一定要追求高比能量才能做出好的车子。第三,小鱼儿玄机2站真正的进步才能推动电动汽车水平的提高,冒进就要吃苦。就是说小鱼儿玄机2站如果不成熟,实际上是处于一种不稳定状态的小鱼儿玄机2站,如果把它大量的用在汽车上,就要出问题。第四,电动汽车的主要矛盾是安全和里程的对立。这是我提出来的一个观点。第五,安全性是矛盾的主要方面,里程是次要方面,不可颠倒。我们学过毛主席的矛盾论,都要讲认可事物都要分析它的主要矛盾,矛盾当中主要方面跟次要方面也要分清楚,如果不分清楚,把主要矛盾、次要矛盾搞错了,最后我们就要走弯路。主要矛盾反映在小鱼儿玄机2站上,是危险性与比能量的矛盾,小鱼儿玄机2站的危险性制约“电动汽车里程随心所欲提高”,我这里讲的随心所欲提高是我们现在每年都在提高要求。瞄准了250公里、300公里、400公里,现在还想冲击500公里,这就是随心所欲。


第一个问题,电动汽车发展路线和小鱼儿玄机2站。


国家科技部的“三纵”路线最初提出是“纯电动汽车、混合动力汽车、燃料小鱼儿玄机2站汽车”,后来混合动力汽车就改成了插电式电动汽车,后来插电式电动汽车又改成增程式电动汽车,这个变化前后大概10年的时间,增程式是今年1月份的电动汽车百人会上万钢副主席正式宣布的,新的“三纵”是增程式代替了“插电式”。


为什么会有这样的变化?说的不好听就“心中无数,重点不清,路线摇摆”。不同的电动汽车的发展路线需要不同的小鱼儿玄机2站,对下一代动力小鱼儿玄机2站技术的要求也不同,所以从这样一个观点出发来谈我今天的一些认识。


路线当中的燃料小鱼儿玄机2站今天不谈了,因为燃料小鱼儿玄机2站现在的功率跟不上车的变化,已经变成一种增程器,它可以提高能量,但是它不是直接去推动电动汽车,而且现在是靠补贴在那里发展,远远没有进入市场化的阶段。


10年来我的主张是,我提了一个原则,要有安全成熟的小鱼儿玄机2站发展节能减排的电动汽车,技术路线两条,一个是微小型纯电动车作为突破口,第二句话是,大众型车发展纯电驱动的增程式。微小型电动车可以用铅酸小鱼儿玄机2站做低速车,也可以用锂离子小鱼儿玄机2站做高速车,这个由市场决定。增程式电动车解决了纯电动车的五大焦虑。它是市场化最为可行的一个车种。


现在我的主张逐渐被接受了,很不容易,十年了。科技部刚才说1月份把它列入新“三纵”,国家发改委7月,在《汽车产业投资管理规定(征求意见稿)》当中,把增程式列入到纯电动汽车内。现在企业也在纷纷做小型车或者发展增程式技术增程器


第二个问题,纯电动汽车路线下的下一代小鱼儿玄机2站。


长里程的纯电动汽车有五大焦虑:1,里程焦虑,需要多带小鱼儿玄机2站,仍然怕断电,小鱼儿玄机2站多了车子就重,加上夏天空调严重缩短里程。2,安全焦虑,小鱼儿玄机2站多要求比能量又要高,危险性大,燃烧爆炸的事故多。3,充电焦虑。充电桩要密,既费钱,要地,很难符合要求。4,价格焦虑,小鱼儿玄机2站用量大了,价格就高,竞争力就低。5,小鱼儿玄机2站焦虑,因为小鱼儿玄机2站的寿命短于整车,第一套小鱼儿玄机2站有补贴,第二、第三套小鱼儿玄机2站就要自己花钱。补贴停了之后,里程越长,原来补贴越高的车就越难卖出去。像比亚迪E6 700公斤的小鱼儿玄机2站,下降到30几万,补贴停止之后卖这个车就就很困难。目前耗电少、里程有限的微小型车,或者像A0级甚至于A00级的车。


要追求长里程就要用比能量高的小鱼儿玄机2站,这样就要牺牲安全性。按这些观点来看,我们纯电动车的小鱼儿玄机2站下一代应该怎么做,现在三元小鱼儿玄机2站一再提高比能量,这样的做法对不对?


小鱼儿玄机2站组像汽油箱那样,是一种含高能物质的部件。锂离子小鱼儿玄机2站中的电解液是用易燃的溶剂配置而成。正极氧化剂和负极还原剂只隔一层微米极厚的隔膜,内短路就很容易发生,内短路就要发生热量,充放电的时候小鱼儿玄机2站热阻也发生热量,当温度达到一定的时候,正极产品氧化剂就容易与电解液发生化学反应。今天我们理事长也讲到,现在有一类小鱼儿玄机2站,当温度升高到50度以后,小鱼儿玄机2站放在那里自己就会温度不断升高。所以三元材料应该重视,三元材料在一定温度之下会分解放出氧,这个氧不一定是气体,可能是一种很活泼的初生态的氧。北大的教授也做了实验证明有负一价的氧产生。大量的化学反应就造成热失控,小鱼儿玄机2站就会燃烧甚至爆炸。


正极的氧化剂不同发生热失控的温度不同。这张图是美国三家实验室做的,可以看到,镍钴铝正极大概在200多的时候发生温度的急剧上升,而333三元大概到230度,锰酸锂正极小鱼儿玄机2站要到250度,磷酸铁锂小鱼儿玄机2站温度升高速度开始比较大,到了一定的时候升温速度就会降下来。正极材料热失控温度越低,小鱼儿玄机2站材料的安全性越差。


特斯拉用三元小鱼儿玄机2站去年年底已经烧了十几辆车,他可以叫“烧车的冠军”,今年特斯拉又烧了4辆车,就在5月份烧了2辆车,烧死了3个人、烧伤了1个人,在美国2个人烧死了,在瑞士一个德国人烧死了。三元锂离子小鱼儿玄机2站火势蔓延太猛,来不及逃生,外面的人来不及救人。三元里例子小鱼儿玄机2站针刺实验过不了关,针刺实验是我们原来国家标准里面的必要实验,现在把这个实验已经放在一边了,而且允许乘用车上敞开使用。我们国家今年已经烧了38辆车,90%以上是乘用车,主要是用的三元。这个数统计的是不准确的,因为这是深圳一家公司给我提供的。现在已经形成了以提高比能量为首要指标的“惯性思维”。所以镍钴锰比例从333、523、622到811,危险性不断的在增加。现在采取许多措施来提高安全性,成组之后它的比能量并不是很高,比如三元现在成组能够到160瓦时的多一点,而磷酸铁锂现在有的公司已经做到150瓦时/公斤,单体做到180瓦时。


不是说一定要去追求做三元,大概两个多月以前我发表了一篇文章,要大力发展磷酸铁锂小鱼儿玄机2站,网上转载了,很多人支持,但是也有人反对,我觉得这个都很正常,从不同的角度来探讨应该怎么发展小鱼儿玄机2站的问题。今天我这个观点也希望大家还可以再讨论。


第二个是,全固态锂离子小鱼儿玄机2站。这是针对锂离子小鱼儿玄机2站燃烧、爆炸频发产生的下一代小鱼儿玄机2站。固态电解质除了自身的电导率之外,最要害的是其与活性物质之间的界面电阻随充放电而增加,这是由于活性物质在充放电时必然的体积涨缩而脱离电解质,也是正极材料掉不可避免的,包括负极材料也有这个问题。界面的稳定性是全固态小鱼儿玄机2站的一个最根本的问题,除非将来能够做到像橡皮那样的全固态电解质,它是可以有很大的弹性,随着活性物质的变化而来变化。


现在研究者降低了调门,不叫全固态了,改成“固态小鱼儿玄机2站”,实际上是半固态或准固态,还是要加点电解液,比功率、寿命、成本都还有问题,效果如何,拭目以待。


后锂离子小鱼儿玄机2站,这是日本人提出来的名称,叫锂硫小鱼儿玄机2站,又称下一代动力小鱼儿玄机2站。它的理论比能量高,但是从比能量看也是有片面性的,它有安全性低、体积比能量低、放电倍率低、能量转换率低、循环次数低,这“五低”问题真正解决之后才能用到车上,还要做很大努力。


下一代是锂空气小鱼儿玄机2站,比能量达到700瓦时/公斤,这样汽车里程就可以赶上燃油车了,这个事情很微妙,但是问题更多,很可能是远水解不了远渴。也有五个问题,问题比锂硫问题更大,要成为动力小鱼儿玄机2站更加渺茫。


第三个问题,增程式路线下的下一代小鱼儿玄机2站。


第一代增程式是纯电动汽车上面装了一个增程器,就是车上发电在给小鱼儿玄机2站充电。第二代是把电力系统和小鱼儿玄机2站进行了优化,所以电动机的功率和小鱼儿玄机2站都减半了,车子减轻了。它的优点很突出,小鱼儿玄机2站组不会过充和过放,寿命延长、安全性高,小鱼儿玄机2站少,补贴退坡取消的影响小,易市场化。城市工况下必然有车节油50%以上,用户可以省钱,他可以不充电,免建充电桩,如果有充电条件,节油率可以在80%以上。燃油车的生产设施、加油设施全部可以继承,便于发展。现在我们提出第三代增程式,叫发电直驱增程式,就是发电机发的电是不经过小鱼儿玄机2站组,直接给电动机,这样更加节能,小鱼儿玄机2站更少,小鱼儿玄机2站寿命更长。


磷酸铁锂比能量已经很高,磷酸铁锂小鱼儿玄机2站可以有高倍率放电,寿命可以达到万次,价格在下降,满足第二代增程式的要求。第三代增程式的小鱼儿玄机2站用量少,为了接受评测时候发电机的性能,吸纳刹车初始时的回馈电能,要求下一代小鱼儿玄机2站应该具有高倍率的充电能力。


我提出发展电容性锂离子小鱼儿玄机2站,就是在正极材料里面要加活性碳。我们观察到这样的小鱼儿玄机2站倍率性提高,小鱼儿玄机2站寿命延长,低温性能改善,充放电的电压小100多毫伏,这个里面没有加碳的充放电的两根线的距离比较大,加了碳之后充放电的两根线的距离就大大缩小。说明了电容在里面起了好的作用。活性炭承担了大部分电流,使得小鱼儿玄机2站的车辆启动和刹车时候免于大电流对磷酸铁锂材料的冲击。


高倍率小鱼儿玄机2站的关键在新材料,富镍材料主要是不长枝晶,高比容量,长寿命,方向是硬碳或硬碳+纳米硅,电导率高,中孔率高,密度高,纯度高,比表面高,性能比高,相互制约,寻求最佳途径。孔径要适用于不同枝晶阴离子的扩散和建立双电层电容。我们在张家港公司研制成功的最低孔径5nm—100nm任意可控的碳气凝胶,可满足寻求最佳孔径的标准。


有人说增程式车还是要烧油,不是最终目标,我要提醒注意两个问题,1,如果我们的汽车油耗降到一半以下,年仅有2亿吨,环境改善了,小鱼儿玄机二站安全提高,我国由汽车大国向汽车强国迈向一大步,全国人民都可以高兴。2,纯电动车未必是最终目标,装小鱼儿玄机2站多、重,车子重、好又多,特斯拉在新加坡受到罚款,所以应该考虑全过程的节能减排,不是在电动汽车行驶过程这么一段的节能减排的问题。


未来的增程式电动车可以不烧油,不增加二氧化碳排放,可以从太阳能来发电给电动汽车提供能量。同时秸秆、甜高粱这一类有机物产生乙醇,再给乙醇的发动机发电提供能量,这样增程式就全部靠太阳能来发动。


所以增程式不是向纯电动汽车的过渡,而是未来汽车的主力。


最后几句话:1,电动汽车必须安全第一,小鱼儿玄机2站的安全性一定要高。2,锂离子小鱼儿玄机2站的方向和电动汽车要同步发展。所以现在的纯电动车主要有三元小鱼儿玄机2站,第二代增程式有磷酸铁锂,第三代增程式就应该发展电容性磷酸铁锂小鱼儿玄机2站。3,电容型磷酸铁锂动力小鱼儿玄机2站以碳气凝胶和新型硅炭复合材料为关键材料,是下一代动力小鱼儿玄机2站。


(根据嘉宾现场演讲整理,未经本人审阅)


稿件来源: 小鱼儿玄机2站小鱼儿心水论坛网
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