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杨裕生:补贴退坡启动电动汽车发展新阶段

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中国工程院院士  杨裕生


未来四年,补贴会逐渐退坡,这四年会遇到什么问题?怎么对待这些问题?我谈谈一些看法,和大家一起研究。

我想讲三个问题:

第一个问题是补贴退坡启动了电动汽车发展的新阶段,我谈几点看法和认识。

第二个问题是锂离子电池相关政策和技术问题,其中我们看到锂离子电池现在所遇到的一些新的挑战和机遇。

第三个问题是介绍我国正在大力研发的多种新型电池。

一、补贴退坡启动了电动汽车发展的新的阶段

1.开启企业主导培育市场的阶段

2015年,四部委就已经发出通知,“十三五”时期要开始逐步退坡补贴,到2020年时,将停止财政补贴。2016年,工信部宣布将要实行积分制。2016年年底,这个新补贴政策公布了,也就是我们政府主导培育市场模式将要结束,开始步入企业主导市场的阶段。

对于补贴退坡,首先企业要淡化补贴的诱惑,强化市场意识,还有四年的缓冲期,企业在拿补贴的同时,要开始切实开发满足积分要求,而又能够满足消费者需求的电动汽车。

2.发展电动汽车的任务落实到企业

补贴退坡+积分制是政府“十三五”电动汽车政策的核心,也是电动汽车市场化的关键措施。企业应该接受积分制,承担责任,努力降低成本,生产消费者青睐的产品,成为市场化的主角。

企业接受积分制是积极发展电动汽车的实际行动。但是现在有些合资企业认为积分制方案的指标太高,企业的理由是“来不及”,也就是准备得不够。实际上,是企业对发展电动汽车的积极性不高。因为,我国政府在5年前就公布了电动汽车是我国七个战略性产业之一。现在,这些企业应该尽些责任了。

3.汽车企业要主动消化补贴退坡

有的企业已经宣称,退坡补贴,车价不降。这意味着补贴退坡的“差额”将要转嫁到消费者头上。这些企业宁可企业销量下滑,也不降价,因为今年还没有实行积分制,也就是说,即便电动汽车的产量不够,也不会影响收入。

其实在高额补贴的政策之下,电动汽车的利润率仍普遍高于传统燃油车,所以,企业应该有不小的让利空间。再有,随着销量增加和技术的创新,企业是可以逐渐降低成本的。

因此,企业要主动消化“补贴退坡”,确保不增加消费者的支出,高姿态支持补贴退坡。

4.发展以减排为核心要求的纯电驱动汽车

第一,节油、减排是发展电动汽车的两大主要目的,大家对节油已经有共识,但是对减排的意识还不是很强。我国已经成为世界上二氧化碳排放量的第一大国,人均二氧化碳排放也超过了欧美。2016年9月3日,习近平总书记向联合国秘书长递交了《巴黎协定》批准书,正式承担减少二氧化碳排放的责任。

第二,减排的电动车,肯定是节油、节能的,而长续驶里程或豪华型纯电动汽车是排放严重的车,不宜鼓励。长续驶里程纯的电动汽车要多装动力电池,会导致整车重量大、风阻大、耗电量大。而中国的电主要来自燃煤。Tesla-S这个车装的电池多,在美国加州可得最高积分——4分。而在新加坡由于高耗电,即高排放而受罚。

二、关于锂离子电池相关的政策和技术问题

1.补贴(将来的积分)与续驶里程挂钩的问题

从目前的补贴政策看,电动汽车的续驶里程越长,补贴越高,所以很多企业都在不断地提高电池的比能量。但是,随着电池比能量的提高,电池的安全问题也被逐渐放大。

目前,减排和安全都反映在补贴上,未来实行积分制也有这个问题,鼓励长里程是不妥当的。我希望,积分制不要的计算方式不要只参考续驶里程,美国加州的积分制方式可以学习,但不宜照抄。

2.锂离子电池的污染问题

目前有种说法,说锂离子电池是“绿色”的,我认为是一知半解。实际上,在电动汽车的生产过程中,有些企业对铅的控制不够严格,政府的管理也没有完全到位,造成了铅对环境的污染。

但最近三四年,工信部和环保部都做了大量工作,铅酸电池对环境的污染也有了很大改观,现在还在继续努力。

但是,锂离子电池的问题还没有完全得到解决,问题较为严重。例如,锂离子电池的负极用的是石墨,石墨要从粗矿中提炼,即从2%、3%含石墨的矿里面提取精矿,而且提炼过程中,要用到酸碱,会产生大量废水,这样一来,就导致尾矿堆积如山,废水横流。所以,政府要抓紧治理锂离子电池行业中的污染问题。

更为严重的是,废弃锂离子电池的处置问题。铅酸电池在处理过程中有价值的是铅,铅可以回收,能够有盈余。但锂离子电池的整个成分比较复杂,回收的化工过程很长、很复杂,也没有很集中的材料,所以能否盈利还是很大问题。将来,动力电池会越来越多,如何处置这些大量的废弃电池,是需要政府提早考虑和规划的。

3.锂离子电池的降价问题

随着补贴退坡,动力电池的价格可能是整车厂首先开刀的对象。因为在我国,整车厂打压锂离子电池的价格,这是已经有相当悠久历史。但是,压价之后,就可能会产生粗制滥造的现象,影响产品质量,实际上,对车企来说是很不利的。

所以,出路是要梯次利用,在动力电池的全寿命周期中分期分担成本。要按质量回收“废弃电池”,重组之后再卖给合适的下家,这样车用电池价格可能会得到一些弥补。最有效的梯次利用是把电池包全部拆解,然后进行分级,再组装。但会出现一个问题,就是动力电池的焊接点可能会被破坏。

4.研制安全性、比能量都高的电池

动力电池发展的方向是全固态电池,现在已经成为电池界研究的热点。它不用有机溶剂,降低了可燃性,现在实验室样品已经做成了。全固态电池安全性高,比能量是锂离子电池的三倍,可快速充电,循环寿命长,零下20摄氏度性能表现良好,制造成本低,也更加环保,因为它没有电解质。

而且,全固态电池既可以用金属锂作为负极,也可以用金属纳作为负极,可使用的资源也多了。全固态电池的前景很好,但用在电动汽车上,可能还要再等几年。

5.用增程式解决里程、价格、减排、安全问题。

增程式电动汽车有一个内燃机,功率很小,如果在最佳工况下运行,节油能力能够达到50%以上。而且增程式汽车不用充电,又可以长距离行驶。

在补贴政策之下,我国增程式汽车存在两个问题,一是参与研发的人很多,但是量产者很少,产量抵不过纯电动汽车;二是增程式汽车的技术难度比插电式混合动力汽车更大,而补贴相同,所以很多企业会选择做插电式混合动力汽车。

补贴退坡之后,尤其是取消补贴之后情况就不同了,纯电动车续驶里程不能满足消费者需求,价格成本难降。而插电式车节油效率不高,缺少竞争力。所以这个时候增程式汽车将是推动电动汽车发展的中坚力量。我认为,现在是发展增程式汽车的好时机。

6.关于燃料电池电动车发展的两个问题

(1)燃料电池车要积极发展,但步子要稳

第一,国产燃料电池的寿命太短,技术进步需要时间。第二,近年来,国外燃料电池价格下降快,而我国补贴标准没有更新。有些人就用进口燃料电池,装在国产车上来挣取差价,这种做法对我国燃料电池的发展是没有好处的。第三,国内加氢站太贵、太少,这也是燃料电池技术发展的瓶颈。

(2)防止骗补、谋补事件的发生

过去燃料电池是并联锂离子电池,用以调节功率。现在燃料电池为锂电池增程,它变成一个增程器,所以所需燃料电池功率可减少一半,成本大大降低。所以要降低补贴,将这些资金用来建设示范性的加氢站。

三、介绍一下我们国家正在大力研发的多种新型电池

1.钠基储能电池

钠基储能电池是国家科技部“十三五”国家重点研发计划。钠资源十分丰富,适合规模储能。但理论比容量只有锂电池的30%,而且钠离子半径较大,开发难点较多,预计8到10年后可能会可以使用。另外水体系钠电池的比能量较低,但安全性高,在电动车上有可能找到用途,这当然也是正在研究的内容。

2.锂硫电池

锂硫电池被汽车界认为是下一代的动力电池。全国几十家院所企业都在大力研究,全世界也很重视锂硫电池。它是以金属锂为负极,硫磺为正极,比能量能够达到500Wh/kg,但是难度很大,正极硫磺易溶解,所以寿命不长,目前能够做到使用百次。但是锂硫电池能量利用效率不高,比功率低,而且充电时,锂会生长枝晶,有安全隐患。

目前,防化研究院研制的金属锂为负极,硫复合物为正极的全固态锂硫电池,可克服上述缺点。但预计5年内,很难使用于车上。

3.水体系电池

目前,复旦大学、清华大学、南京精研能源公司、哈尔滨工程大学都在研究以锰为原料的动力电池,张家港智电芳华蓄电研究所正在研究锌锂锰二次电池,这些都是水体系含锰正极,比能量向100Wh/kg前进,安全性较高。

张家港智电芳华储电研究所的新电池目标,安全性高于现的锂离子电池,而其它性能与之相当。价格与铅酸电池相当,但比能量大于铅酸电池。在使用方便性上,也优于液流电池,而全寿命期总储能量与之相当。估计三四年内有可能试用于车上,并形成规模生产。

4. 第四类超级电容器

为什么叫第四类,过去电容器只有三类:双电层电容器、准电容电容器、混合电容器,这三种都有它的优点和缺点,最近,电容器领域称,有第四类的电容器,也就是第四类超级电容器,是在双电层电容器的电极中复合电池活性材料。其比能量接近铅酸电池,使用寿命达几万次,比功率可以达到几千瓦/公斤。但技术研发还要继续努力。

第四类超级电容器在公交车、轨道车、增程式车上等领域可以应用。

四、结语

第一,汽车企业要主动消化补贴退坡之后的“差额”,确保不增加用户的支出。

第二,政府要抓紧治理锂离子电池行业的污染,尤其要管理好废锂离子电池的最终处置。

第三,充分用好“圆柱锂离子电池全免焊接组合技术”,节省成本。


(2017年3月17日,由中国电动汽车百人会指导,中国汽车流通协会、金华市政府主办的中国新能源汽车小镇暨新能源汽车高峰论坛在金华市举办。本文为杨裕生院士在高层论坛上的发言。)


(来源:中国电动汽车百人会 )

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