“2009至2018年的10年間，中國新能源汽車產業實現從無到有，目前年產量和保有量均處于全球領先地位。隨著跨國汽車企業先后轉型新能源汽車，該產業已經達到高潮。”近日，在由愛思唯爾主辦的“新能源動力系統與交通電動化”線上研討會上，中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高為新能源汽車發展提振信心。

電動汽車、電動飛機、電動公交車……這些以清潔電力作為驅動系統的交通工具，其迅猛發展使得環境污染、能源短缺等諸多時代難題得以破解。

不過，交通電動化發展中還將面臨哪些挑戰？動力系統裝置技術瓶頸又該如何破解？諸多問題仍亟待解答。

市場興旺但難題待解

日前，國際能源署（IEA）發布《全球電動汽車展望2020報告》（以下簡稱《報告》）。《報告》指出，2019年，全球電動汽車銷量同比增長6%，突破210萬輛，占全球汽車銷量的2.6%；電動汽車保有量增長40%，達到720萬輛，占全球汽車保有量的1%。在可持續發展的情境下，預計到2030年全球電動汽車年均增長36%，達到2.45億輛。

不難看出，全球電動汽車未來市場興旺，前景可期，國內尤為如此。《報告》同時指出，2019年，中國電動汽車保有量占全球47%，多個城市的公交車已接近或全部電動化；中國繼續引領公共充電基礎設施的發展，尤其是快速充電基礎設施發展處于國際領先位置。而這一切都得益于我國政策引導、技術引領、行業推動等多方面的驅動。

動力電池系統是動力電動化革命的核心技術之一。歐陽明高指出，經過多年研發，中國鋰離子動力電池技術已躋身國際前列，其中，鋰離子動力電池能量密度提升了兩倍以上，成本降低80%以上，真正實現了鋰離子動力電池的革命。此外，燃料電池、混合電驅動系統等核心技術也取得了諸多進展。

“充電基礎設施是新能源汽車推廣應用的重要基礎。”中國電力企業聯合會標準化管理中心主任劉永東表示，我國完備的充電設施政策體系、充電設施標準體系已基本形成，并先后在直流充電、充電漫游、換電等領域取得重要突破，“中國聲音已經成為國際標準的重要一方”。

不過，專家們也坦言，新能源汽車發展雖然態勢可喜，但問題依然嚴峻。

針對新能源汽車3大核心技術，歐陽明高提出3個科學問題，即動力電池熱失控導致的安全問題、燃料電池性能衰減導致的壽命問題，以及多能源混合動力系統燃燒導致的排放問題。

在充電基礎設施產業發展方面，劉永東指出，單靠充電服務作為主要盈利收入的商業模式遠遠不能滿足當前充電服務重資產特點下的充電服務市場需求。此外，車主充電體驗差、充電時間長、充電互聯互通不足等問題仍舊存在。充電和電網之間的配合并不十分成熟，特別是老舊小區，建充電樁依然困難。

動力電池是重中之重

“動力電池大多能滿足純電動汽車的要求，但大家比較關注的還是安全性。”歐陽明高說。

影響動力電池安全性的誘因是什么？如何提高安全性？在歐陽明高看來，動力電池熱失控就是原因之一。他解釋道，熱失控的誘因有很多，比如碰撞、短路、過充電、內短路以及過熱等引發電池負反應，甚至連鎖反應，到一定程度時，溫度急劇上升引發熱失控。一個單體電池熱失控之后，還會在整個電池模塊和電池系統中蔓延，最后造成燃燒事故。

歐陽明高團隊長期對熱失控的發生機理進行研究。他們發現，在不發生內短路的情況下，電池仍會發生熱失控，采用新型電解液也會熱失控，同時正極是先失氧后釋氧。在此基礎上，他們開發了相應的熱失控抑制技術和軟件，并應用于多家企業的產品上。

燃料電池也是電動汽車的動力源之一，它利用氫氣和空氣中的氧在催化劑的作用下，在燃料電池中經電化學反應產生電能，從而驅動汽車前進。

“功率密度越來越高，耐久性越來越好，功率范圍越來越寬，專業分工越來越細，成本下降越來越快，產業鏈越來越完善。”清華大學教授李建秋用6個“越來越”指出了國內燃料電池系統技術的快速進步。

李建秋表示，燃料電池主要用于商用車，目前國外有數百輛燃料電池客車正在進行示范，國內的燃料電池重型卡車、輕型卡車也處于研發示范中。

在他看來，商用車對燃料電池的性能要求主要有5個方面，耐久性、環境適應性、功率密度和總功率大小、系統的可靠性穩定性以及成本和經濟性。而且，各性能之間并不是獨立的，而是相互耦合和影響的。

比亞迪股份有限公司動力電池事業部副總經理、研發總監孫華軍則從企業研發的角度指出，電池系統的安全正在從被動安全到主動安全，從單體電池的安全逐步升級為系統安全。

被動安全即在電池失效后，有效降低事故危害。而主動安全則是在系統偏離正常狀態后且失效前主動調節系統并預警，從而避免事故的發生。

“現階段，電池系統更多集中在被動安全設計上。隨著技術的發展，主動安全也將大量用于電池系統，從而大大提升系統的安全性。”孫華軍說。

未來發展融合三大革命

“新能源汽車是交通電動化的領頭羊。”歐陽明高指出，從動力電動化出發，持續推進高比能量電池與高比功率電驅動系統將帶來電動底盤平臺化，電動底盤平臺化與車身材料輕量化帶來車型多樣化和小型化，車型多樣化與個性化將促進新能源電動汽車普及化，新能源電動汽車普及化將帶動交通全面電動化。

新能源汽車未來將如何發展？歐陽明高表示，要從三大革命高度全面看新能源汽車。即動力電動化（電動車革命）、能源低碳化（新能源革命）和系統智能化（人工智能革命）。

一方面，動力電動化與能源低碳化結合，新能源汽車的規模推廣推動新能源革命。在歐陽明高看來，新能源革命的瓶頸之一是儲能技術，而儲能要靠電池、氫能、電動汽車等來解決，“對于短周期分布式小規模可再生能源儲存，以鋰離子電池為代表的動力電池是最佳選擇”。

另一方面，動力電動化與系統智能化結合形成交通能源互聯網，即以電動汽車為核心，把分布式光伏、智能電網、電池儲能從無序充電變為有序充電，最后達到車網互動。

“車網互動十分關鍵。”歐陽明高假設，“如果在2035年我國新能源汽車達1億輛，那么就有50億度電用于車上。如果全國轎車都改成電動轎車，那么我們會有150億度電的需求，相當于現在全國每天消費的總電量，這完全可以平衡大規模風光電等可再生能源，而無需煤電廠發電。”

“動力電動化、能源低碳化、交通智能化三大革命三位一體集成的新能源智能化電動車新時代，才是我們最終的目標。”歐陽明高強調說。